JPH06303112A - パルス発生器 - Google Patents

パルス発生器

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JPH06303112A
JPH06303112A JP5106035A JP10603593A JPH06303112A JP H06303112 A JPH06303112 A JP H06303112A JP 5106035 A JP5106035 A JP 5106035A JP 10603593 A JP10603593 A JP 10603593A JP H06303112 A JPH06303112 A JP H06303112A
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current
josephson junction
pulse
relaxation oscillation
junction
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JP5106035A
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Atsushi Kawai
淳 河合
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CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
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CHODENDO SENSOR KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流のバイアス電流のみでパルス発生及び周
期制御が可能なパルス発生器を提供する。 【構成】 第1トンネル型ジョセフソン接合J1 とイン
ダクタLs と抵抗Rs とを有する弛緩発振回路1と、第
2トンネル型ジョセフソン接合J2 と出力端子Vout
を有するとともに第1接続点P1 において弛緩発振回路
1に接続する分岐線2とを備え、第1接続点P1 に直流
バイアス電流Ib1を流すことにより、弛緩発振回路1に
弛緩発振を発生させ、出力端子Vout からパルスを発生
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ジョセフソンコンピュ
ータを構築する場合の各種ジョセフソンゲートにおける
高速クロックパルス発生のためのパルス発生器、あるい
はジョセフソンサンプラを構築する場合の高速パルス発
生のためのパルス発生器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ジョセフソンコンピュータを構築
する場合の各種ジョセフソンゲートにおける高速クロッ
クパルス発生のためのパルスジェネレータ(パルス発生
器)、あるいはジョセフソンサンプラを構築する場合の
高速パルス発生のためのパルス発生器は、図4に示すよ
うに、2つのトンネル型ジョセフソン接合J3 及びJ4
を有するSQUID(Superconducting Quantum Interf
erence Device :超伝導量子干渉デバイス)ループ2
と、コントロールライン4と、他のトンネル型ジョセフ
ソン接合J5 と出力端子Vout を有する分岐線5と、を
備えて構成されている。上記のSQUIDループ3と分
岐線5とは、接続点P5 において接続されている。上記
のコントロールライン4にコントロール電流Icontを流
すと、コントロールライン4に設けられた図示しない入
力コイル等により、磁束Φo が発生し、この磁束Φo に
より、SQUIDゲート3がスイッチする。このため、
このスイッチングにより、バイアス電流Ib2は、接続点
5 から分岐線5に流れる。このスイッチングにより、
立上りの急峻なパルスが発生するが、完全に立ち上がる
前にトンネル型ジョセフソン接合J5 のしきい値レベル
でカットされるため、出力Vout には10ps(ピコ
秒)以下程度の非常に短いパルスが発生する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
式のパルス発生器では、一度パルスを発生させるとSQ
UIDゲート3がラッチしてしまうため、次のパルスを
発生させるためには、SQUIDゲート3を一旦リセッ
トする必要があり、そのため、バイアス電流Ib2を一旦
零にしなければならなかった。すなわち、バイアス電流
b2は、交流電流である必要があった。また、所望の周
期でパルスを発生させるため、外部から当該周期のコン
トロール電流を印加しなければならず、このコントロー
ル電流も交流でなければならなかった。したがって、上
記従来のパルス発生器では、2つの交流電流源が必要で
ある、という問題点を抱えていた。本発明は、上記の問
題点を解決するためになされたものであり、直流のバイ
アス電流のみでパルス発生及び周期制御が可能なパルス
発生器を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るパルス発生器は、第1のトンネル型ジ
ョセフソン接合とインダクタと抵抗とを有する弛緩発振
回路と、第2のトンネル型ジョセフソン接合と出力端子
とを有するとともに第1接続点において当該弛緩発振回
路に接続する分岐線と、を備え、前記第1接続点に直流
バイアス電流を流すことにより、前記弛緩発振回路に弛
緩発振を発生させ、前記出力端子からパルスを発生させ
るように構成される。
【0005】
【作用】上記構成を有する本発明によれば、従来のパル
ス発生器におけるSQUIDゲートのかわりに、第1の
トンネル型ジョセフソン接合とインダクタと抵抗とを有
する弛緩発振回路を設け、従来のパルス発生器と同様な
第2のトンネル型ジョセフソン接合と出力端子とを有す
るとともに第1接続点において当該弛緩発振回路に接続
する分岐線と、を備え、この第1接続点に直流バイアス
電流を流すことにより、上記の第2トンネル型ジョセフ
ソン接合のリセットと上記弛緩発振回路の弛緩発振(Re
laxation Oscillation)による上記第1トンネル型ジョ
セフソン接合のリセットとを交互に発生させ、出力端子
からパルスを発生させることができる。この際、第1ト
ンネル型ジョセフソン接合の臨界電流値が一定であれ
ば、パルスの周期は、直流バイアス電流の大きさにより
可変制御することができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図1は、本発明の一実施例であるパルスジェネ
レータ(パルス発生器)の構成を示した等価回路図であ
る。
【0007】図に示すように、このパルス発生器は、超
低温環境に設置された弛緩発振回路(Relaxation Oscil
lator )1と、分岐線2とが設けられて構成されてい
る。弛緩発振回路1には、トンネル型の第1ジョセフソ
ン接合J1 と、シャントインダクタLs 及びシャント抵
抗Rs とが設けられ、接続点P1 、接続点P3 、シャン
トインダクタLs 、シャント抵抗Rs 、接続点P4 、第
1ジョセフソン接合J1によってループが形成されてい
る。
【0008】上記の弛緩発振回路1の接続点P1 (ある
いはP3 )には、分岐線2が接続している。分岐線2に
は、トンネル型の第2ジョセフソン接合J2 と、出力端
子Vout が設けられている。そして、分岐線2上の接続
点P2 には負荷抵抗RL1が設けられている。
【0009】次に、上記のパルス発生器の動作につい
て、図1及び図2を参照しつつ説明する。まず、上記の
接続点P1 (あるいはP3 )に直流のバイアス電流Ib1
を与えると、電流は、最初は、上記の弛緩発振回路1の
うち第1ジョセフソン接合J1 のある側に流れる。そし
て、電流が第1ジョセフソン接合J1 の臨界電流値を越
えると(図2の点aに達すると)、第1ジョセフソン接
合J1 はスイッチし、弛緩発振回路1のうち第1ジョセ
フソン接合J1 のある側に流れていた電流は、今度は弛
緩発振回路1のうち第2ジョセフソン接合J2 に向う側
(P1 〜P2 間)へ流れる。すなわち、図2において、
点aから点bにジャンプする。
【0010】上記のP1 〜P2 間へ流れた電流は、接続
点P3 において、シャントインダクタLs 及びシャント
抵抗Rs のインピーダンスの大きさと、負荷抵抗RL1
インピーダンスの大きさとに応じて、Ls 側とRL1
(J2 側)へ分流される。この場合、RL1側のインピー
ダンスをLs 側のインピーダンスよりも十分小さくなる
ようにしておけば、電流はほとんどRL1側に流れる。R
L1側に流れた電流は、第2ジョセフソン接合J2 をスイ
ッチし、これによりパルスが発生する。
【0011】そして、この時点では、第1ジョセフソン
接合J1 と第2ジョセフソン接合J2 の両方がスイッチ
しているので、以後の電流は、接続点P3 からシャント
インダクタLs 側へ流れる。これにより、第2ジョセフ
ソン接合J2 はリセットされ、元に戻る。
【0012】また、このとき、シャントインダクタLs
、シャント抵抗Rs 、第1ジョセフソン接合J1 から
成る弛緩発振回路1は、自動的に第1ジョセフソン接合
のリセットがかかるセルフリセットモードで動作する。
したがって、第1ジョセフソン接合J1 もリセットされ
る。
【0013】すなわち、図2において、直線Bは、この
弛緩発振回路1の負荷直線(−1/Rs に比例する直
線)であり、曲線Cは、この弛緩発振回路1の電流−電
圧特性曲線(Vg:ギャップ電圧 )である。したがっ
て、電流状態は、上記の点bの位置から、曲線Bと曲線
Cとの交点Aに向って矢印方向に移行するが、上記のセ
ルフリセットモードでは、点Aは安定点ではないため、
リセットされ、図2の点O(すなわち最初の超伝導状
態)に戻ってしまう。
【0014】したがって、動作状態は再び最初の状態に
戻り、直流バイアス電流Ib1が、弛緩発振回路1のうち
第1ジョセフソン接合J1 のある側に再び流れる。以
下、上記と同じ動作を繰返し、出力端子Vout から繰返
しパルスが出力される。
【0015】そして、この弛緩発振回路1の繰返し周波
数(パルスの周波数)fは、基本的にはシャントインダ
クタLs 及びシャント抵抗Rs で決まる時定数τ(=L
s /Rs )で決定される。すなわち、上記の図2におい
て、バイアス電流Ib1を増加させると、図2の負荷直線
B及び点Aが図上右方向に移動して曲線B′及び点A′
となる。したがって、上記のa→b→Aに遷移する時間
が短くなる。このため、結果としてパルス周波数fは大
きくなるのである。
【0016】バイアス電流Ib1とパルス周波数fとの関
係は、下式 f=−(Rs /Ls )/〔ln{(Ib1−Ic1)/Ib1}〕 で表わされ、図4に示すような特性となる。ここに、l
nは自然対数を表わしている。図に示すように、バイア
ス電流Ib1が増すとパルス周波数fも増加するから、第
1ジョセフソン接合J1 の臨界電流値が一定であれば、
直流バイアス電流Ib1の大きさにより、パルス周期を制
御することができる。
【0017】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本発明によれば、従来のパルス発生器におけるSQUI
Dゲートのかわりに、第1のトンネル型ジョセフソン接
合とインダクタと抵抗とを有する弛緩発振回路を設け、
従来のパルス発生器と同様な第2のトンネル型ジョセフ
ソン接合と出力端子とを有するとともに第1接続点にお
いて当該弛緩発振回路に接続する分岐線と、を備え、こ
の第1接続点に直流バイアス電流を流すことにより、上
記の第2トンネル型ジョセフソン接合のリセットと上記
弛緩発振回路の弛緩発振(Relaxation Oscillation)に
よる上記第1トンネル型ジョセフソン接合のリセットと
を交互に発生させ、出力端子からパルスを発生させるこ
とができる。また、第1トンネル型ジョセフソン接合の
臨界電流値が一定であれば、上記のパルスの周期は、直
流バイアス電流の大きさにより可変制御することができ
る、という利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるパルス発生器の構成を
示す等価回路図である。
【図2】図1に示すパルス発生器の動作を示す図(1)
である。
【図3】図1に示すパルス発生器の動作を示す図(2)
である。
【図4】従来のパルス発生器の構成を示す等価回路図で
ある。
【符号の説明】
1 弛緩発振回路 2 分岐線 3 SQUIDループ 4 コントロールライン 5 分岐線 Ib1,Ib2 バイアス電流 Ic1〜Ic5 最大臨界電流 J1 第1ジョセフソン接合 J2 第2ジョセフソン接合 J3 〜J5 ジョセフソン接合 Ls シャントインダクタ P1 〜P8 接続点 Rs ,シャント抵抗 RL1,RL2 負荷抵抗 Vout パルス出力

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のトンネル型ジョセフソン接合とイ
    ンダクタと抵抗とを有する弛緩発振回路と、 第2のトンネル型ジョセフソン接合と出力端子とを有す
    るとともに第1接続点において当該弛緩発振回路に接続
    する分岐線と、を備え、 前記第1接続点に直流バイアス電流を流すことにより、
    前記弛緩発振回路に弛緩発振を発生させ、前記出力端子
    からパルスを発生させることを特徴とするパルス発生
    器。
JP5106035A 1993-04-09 1993-04-09 パルス発生器 Expired - Lifetime JP2542555B2 (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04291508A (ja) * 1991-03-20 1992-10-15 Hitachi Ltd ジョセフソン発振回路およびジョセフソン論理回路

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04291508A (ja) * 1991-03-20 1992-10-15 Hitachi Ltd ジョセフソン発振回路およびジョセフソン論理回路

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