JPH06334512A - ジョセフソン磁界結合型多入力論理和回路 - Google Patents
ジョセフソン磁界結合型多入力論理和回路Info
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- JPH06334512A JPH06334512A JP5123676A JP12367693A JPH06334512A JP H06334512 A JPH06334512 A JP H06334512A JP 5123676 A JP5123676 A JP 5123676A JP 12367693 A JP12367693 A JP 12367693A JP H06334512 A JPH06334512 A JP H06334512A
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- input signal
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- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 19
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁界結合型多入力論理和回路の高速化と低消
費電力化を図る。 【構成】 １本または複数本の入力信号配線１２を有す
る超伝導量子干渉素子２２を直列に複数個接続して多入
力論理和回路を構成する。このように構成することで超
伝導量子干渉素子１個当たりの入力信号配線数を減少さ
せて、１本の入力信号配線の線幅を大きくすることがで
きる。このことは、入力信号配線のインダクタンスの低
下につながり、多入力論理和回路の高速化を図ることが
できる。さらに、複数個の超伝導量子干渉素子は直列に
バイアスされるため、入力信号数の増大とともに超伝導
量子干渉素子の数が増大しても、バイアス電流値は変化
しない。このため、消費電力は増大せず、回路の低消費
電力化が計れるという効果がある。
費電力化を図る。 【構成】 １本または複数本の入力信号配線１２を有す
る超伝導量子干渉素子２２を直列に複数個接続して多入
力論理和回路を構成する。このように構成することで超
伝導量子干渉素子１個当たりの入力信号配線数を減少さ
せて、１本の入力信号配線の線幅を大きくすることがで
きる。このことは、入力信号配線のインダクタンスの低
下につながり、多入力論理和回路の高速化を図ることが
できる。さらに、複数個の超伝導量子干渉素子は直列に
バイアスされるため、入力信号数の増大とともに超伝導
量子干渉素子の数が増大しても、バイアス電流値は変化
しない。このため、消費電力は増大せず、回路の低消費
電力化が計れるという効果がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジョセフソン素子を用
いた超伝導ディジタル集積回路で使われる論理和回路に
関するものであり、特に磁気的に結合する多数の制御配
線を必要とする超伝導量子干渉素子からなるジョセフソ
ン磁界結合型多入力論理和回路に関するものである。
いた超伝導ディジタル集積回路で使われる論理和回路に
関するものであり、特に磁気的に結合する多数の制御配
線を必要とする超伝導量子干渉素子からなるジョセフソ
ン磁界結合型多入力論理和回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】図２
（ａ），（ｂ）は従来の技術によるジョセフソン磁界結
合型多入力論理和回路の等価回路図と素子構造を説明す
るための平面レイアウト図である。
（ａ），（ｂ）は従来の技術によるジョセフソン磁界結
合型多入力論理和回路の等価回路図と素子構造を説明す
るための平面レイアウト図である。
【０００３】この従来のジョセフソン磁界結合型多入力
論理和回路は、２個のジョセフソン接合Ｊ1 ，Ｊ2 を含
む１個の超伝導ループ１０と、この超伝導ループに磁気
的に結合するように超伝導ループの上部に配置された多
数の入力信号配線１２とで構成され、超伝導ループ１０
はバイアス入力端子１４および出力端１６に接続されて
いる。ここでは、一例として入力配線の数が４本の場合
を示した。これにより、信号入力端１８から４個の信号
入力が可能な論理和回路を構成することができる。
論理和回路は、２個のジョセフソン接合Ｊ1 ，Ｊ2 を含
む１個の超伝導ループ１０と、この超伝導ループに磁気
的に結合するように超伝導ループの上部に配置された多
数の入力信号配線１２とで構成され、超伝導ループ１０
はバイアス入力端子１４および出力端１６に接続されて
いる。ここでは、一例として入力配線の数が４本の場合
を示した。これにより、信号入力端１８から４個の信号
入力が可能な論理和回路を構成することができる。
【０００４】しかし、この構成ではレイアウトに起因す
る制約から、第１に１個の入力信号配線の線幅が小さく
なり入力信号配線のインダクタンスが大きくなる、第２
に入力信号配線数の増加にともない入力信号配線間の間
隔が狭くなりクロストークが大きくなるといった問題が
ある。このため動作速度が遅くなるという問題点があっ
た。さらに、数１０個というより多くの信号入力を必要
とする場合には、物理的なレイアウト上の制約（数１０
個の入力信号配線を１個の超伝導ループ上に配置する必
要がある）から、このような構成のジョセフソン磁界結
合型多入力論理和回路を実現することは不可能である。
る制約から、第１に１個の入力信号配線の線幅が小さく
なり入力信号配線のインダクタンスが大きくなる、第２
に入力信号配線数の増加にともない入力信号配線間の間
隔が狭くなりクロストークが大きくなるといった問題が
ある。このため動作速度が遅くなるという問題点があっ
た。さらに、数１０個というより多くの信号入力を必要
とする場合には、物理的なレイアウト上の制約（数１０
個の入力信号配線を１個の超伝導ループ上に配置する必
要がある）から、このような構成のジョセフソン磁界結
合型多入力論理和回路を実現することは不可能である。
【０００５】一方、上記問題点を解決する方法として、
上記磁界結合型多入力論理和回路を並列に配置する方法
がある。図３は、この方法により配置されたジョセフソ
ン磁界結合型多入力論理和回路の等価回路図である。こ
の従来の磁界結合型多入力論理和回路は、２個のジョセ
フソン接合Ｊ1 ，Ｊ2 を含む１個の超伝導ループ１０
と、この超伝導ループに磁気的に結合するように超伝導
ループ上部に配置された２本の入力信号配線１２とから
成る超伝導量子干渉素子を４個バイアス入力端１４に対
してそれぞれバイアス抵抗Ｒb を通して並列に接続し、
各超伝導量子干渉素子の出力端を抵抗ＲL を通して互い
に接続し、負荷抵抗２０を経て接地した構成である。図
中、１〜８は、信号入力端を示している。この方法によ
り、１個当たりの超伝導量子干渉素子への入力信号配線
の数を減らして上記問題点を解決し、８個の信号入力が
可能な論理和回路を構成することができる。
上記磁界結合型多入力論理和回路を並列に配置する方法
がある。図３は、この方法により配置されたジョセフソ
ン磁界結合型多入力論理和回路の等価回路図である。こ
の従来の磁界結合型多入力論理和回路は、２個のジョセ
フソン接合Ｊ1 ，Ｊ2 を含む１個の超伝導ループ１０
と、この超伝導ループに磁気的に結合するように超伝導
ループ上部に配置された２本の入力信号配線１２とから
成る超伝導量子干渉素子を４個バイアス入力端１４に対
してそれぞれバイアス抵抗Ｒb を通して並列に接続し、
各超伝導量子干渉素子の出力端を抵抗ＲL を通して互い
に接続し、負荷抵抗２０を経て接地した構成である。図
中、１〜８は、信号入力端を示している。この方法によ
り、１個当たりの超伝導量子干渉素子への入力信号配線
の数を減らして上記問題点を解決し、８個の信号入力が
可能な論理和回路を構成することができる。
【０００６】ここでは、一例として４個の超伝導量子干
渉素子を並列に接続し、８個の信号入力が可能な論理和
回路の構成を示したが、さらに多くの超伝導量子干渉素
子を並列に接続することにより、より多くの信号入力が
可能な論理和回路を構成することができる。しかしなが
ら、この場合には、並列接続する超伝導量子干渉素子の
数に比例して全体のバイアス電流値が増大し消費電力が
大きくなるという問題点があった。
渉素子を並列に接続し、８個の信号入力が可能な論理和
回路の構成を示したが、さらに多くの超伝導量子干渉素
子を並列に接続することにより、より多くの信号入力が
可能な論理和回路を構成することができる。しかしなが
ら、この場合には、並列接続する超伝導量子干渉素子の
数に比例して全体のバイアス電流値が増大し消費電力が
大きくなるという問題点があった。
【０００７】本発明の目的は、このような従来のジョセ
フソン磁界結合型多入力論理和回路の問題点を除去し、
回路の高速化と低消費電力化が可能なジョセフソン磁界
結合型多入力論理和回路を提供することにある。
フソン磁界結合型多入力論理和回路の問題点を除去し、
回路の高速化と低消費電力化が可能なジョセフソン磁界
結合型多入力論理和回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のジョセフソン磁
界結合型多入力論理和回路は、少なくとも２個以上のジ
ョセフソン接合を含む超伝導ループと、この超伝導ルー
プに磁気的に結合するように配置された１本または複数
本の入力信号配線とから構成される超伝導量子干渉素子
を複数個直列に接続したことを特徴とする。
界結合型多入力論理和回路は、少なくとも２個以上のジ
ョセフソン接合を含む超伝導ループと、この超伝導ルー
プに磁気的に結合するように配置された１本または複数
本の入力信号配線とから構成される超伝導量子干渉素子
を複数個直列に接続したことを特徴とする。
【０００９】また本発明のジョセフソン磁界結合型多入
力論理和回路は、少なくとも２個以上のジョセフソン接
合を含む超伝導ループと、前記超伝導ループに接続され
た２個の接続端と、前記超伝導ループに磁気的に結合す
るように配置された１本または複数本の入力信号配線と
から構成される超伝導量子干渉素子を複数個直列に前記
接続端間を接続し、前記直列接続された超伝導量子干渉
素子の一端を接地面に接続し他端をバイアス電流入力端
と出力端に接続したことを特徴とする。
力論理和回路は、少なくとも２個以上のジョセフソン接
合を含む超伝導ループと、前記超伝導ループに接続され
た２個の接続端と、前記超伝導ループに磁気的に結合す
るように配置された１本または複数本の入力信号配線と
から構成される超伝導量子干渉素子を複数個直列に前記
接続端間を接続し、前記直列接続された超伝導量子干渉
素子の一端を接地面に接続し他端をバイアス電流入力端
と出力端に接続したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】ストリップ配線の単位長さ当たりのインダクタ
ンスの大きさは、近似的にストリップ線路と接地面間の
絶縁層の厚さに比例し、ストリップ線路の線幅に反比例
する。従って、１個の超伝導ループ上に配置される入力
信号配線の数が多くなり、物理的なレイアウトに起因す
る制約から１本当たりの入力信号配線の線幅が小さくな
るとインダクタンスは増大する。入力信号配線のインダ
クタンスをＬ、入力信号配線に接続される負荷抵抗の値
をＲとすると、入力信号配線に注入される信号電流の立
ち上がり時間（信号電流値が零から所望の電流値に達す
るまでに要する時間）は、Ｌ／Ｒで評価することができ
る。従って、入力信号配線のインダクタンスの増加は信
号電流の立ち上がり時間の増大につながり、このことは
回路の動作時間が増大することを意味し回路の高速化を
行う上で大きな問題である。
ンスの大きさは、近似的にストリップ線路と接地面間の
絶縁層の厚さに比例し、ストリップ線路の線幅に反比例
する。従って、１個の超伝導ループ上に配置される入力
信号配線の数が多くなり、物理的なレイアウトに起因す
る制約から１本当たりの入力信号配線の線幅が小さくな
るとインダクタンスは増大する。入力信号配線のインダ
クタンスをＬ、入力信号配線に接続される負荷抵抗の値
をＲとすると、入力信号配線に注入される信号電流の立
ち上がり時間（信号電流値が零から所望の電流値に達す
るまでに要する時間）は、Ｌ／Ｒで評価することができ
る。従って、入力信号配線のインダクタンスの増加は信
号電流の立ち上がり時間の増大につながり、このことは
回路の動作時間が増大することを意味し回路の高速化を
行う上で大きな問題である。
【００１１】本発明では、１個または２個という小数の
入力信号配線を有する超伝導量子干渉素子を直列に複数
個接続して多入力論理和回路を構成している。このよう
に構成することで超伝導量子干渉素子１個当たりの入力
信号配線数を減少させて、素子の高速化を計り、同時に
超伝導量子干渉素子を直列に多数接続することにより多
数の信号の入力を可能にしている。
入力信号配線を有する超伝導量子干渉素子を直列に複数
個接続して多入力論理和回路を構成している。このよう
に構成することで超伝導量子干渉素子１個当たりの入力
信号配線数を減少させて、素子の高速化を計り、同時に
超伝導量子干渉素子を直列に多数接続することにより多
数の信号の入力を可能にしている。
【００１２】このとき、全ての超伝導量子干渉素子は直
列にバイアスされているのでバイアス電流の増大を必要
とせず、従来の並列接続された多入力論理和回路に比べ
て大幅な低消費電力化を計ることができる。また、直列
に接続されている超伝導量子干渉素子の少なくとも１個
以上が電圧状態にスイッチすることにより、容易に出力
端に接続された負荷抵抗に電圧を取り出すことができ、
多入力の論理和動作を可能にしている。従って、従来に
較べ高速化，低消費電力化が可能な磁界結合型多入力論
理和回路を実現することができる。
列にバイアスされているのでバイアス電流の増大を必要
とせず、従来の並列接続された多入力論理和回路に比べ
て大幅な低消費電力化を計ることができる。また、直列
に接続されている超伝導量子干渉素子の少なくとも１個
以上が電圧状態にスイッチすることにより、容易に出力
端に接続された負荷抵抗に電圧を取り出すことができ、
多入力の論理和動作を可能にしている。従って、従来に
較べ高速化，低消費電力化が可能な磁界結合型多入力論
理和回路を実現することができる。
【００１３】
【実施例】以下に本発明のジョセフソン磁界結合型多入
力論理和回路の実施例を図によって説明する。
力論理和回路の実施例を図によって説明する。
【００１４】図１は、本発明の実施例を説明するための
等価回路図である。このジョセフソン磁界結合型多入力
論理和回路によれば、超伝導量子干渉素子２２がＮ個直
列に接続されている。各超伝導量子干渉素子は、２個の
ジョセフソン接合Ｊ1 ，Ｊ2を含む１個の超伝導ループ
１０と、この超伝導ループに磁気的に結合するように超
伝導ループの上部に配置された１本の入力信号配線１２
とから構成されている。
等価回路図である。このジョセフソン磁界結合型多入力
論理和回路によれば、超伝導量子干渉素子２２がＮ個直
列に接続されている。各超伝導量子干渉素子は、２個の
ジョセフソン接合Ｊ1 ，Ｊ2を含む１個の超伝導ループ
１０と、この超伝導ループに磁気的に結合するように超
伝導ループの上部に配置された１本の入力信号配線１２
とから構成されている。
【００１５】直列に接続されたＮ個の超伝導量子干渉素
子２２のうちの一端の超伝導量子干渉素子の超伝導ルー
プは、バイアス入力端１４および出力端１６に接続さ
れ、他端の超伝導量子干渉素子の超伝導ループは、接地
されている。さらに、出力端１６は、負荷抵抗２０を経
て接地されている。図中、１〜Ｎは、各超伝導量子干渉
素子の入力信号配線の信号入力端を示している。
子２２のうちの一端の超伝導量子干渉素子の超伝導ルー
プは、バイアス入力端１４および出力端１６に接続さ
れ、他端の超伝導量子干渉素子の超伝導ループは、接地
されている。さらに、出力端１６は、負荷抵抗２０を経
て接地されている。図中、１〜Ｎは、各超伝導量子干渉
素子の入力信号配線の信号入力端を示している。
【００１６】本実施例のジョセフソン磁界結合型多入力
論理和回路の動作を以下に説明する。超伝導量子干渉素
子２２は、バイアス電流が供給された状態で入力信号端
１〜Ｎから信号が入力されると、超伝導状態から電圧状
態にスイッチする。バイアス入力端１４からバイアス電
流を供給した状態で、少なくとも１個以上の信号入力端
１〜Ｎから信号が入力されると、少なくとも１個以上の
超伝導量子干渉素子２２が電圧状態にスイッチして高抵
抗状態になるため、Ｎ個の超伝導量子干渉素子を通して
接地に流れていたバイアス電流の大部分は、出力端１６
を通して負荷抵抗２０に注入される。これによりＮ入力
論理和動作が可能になる。
論理和回路の動作を以下に説明する。超伝導量子干渉素
子２２は、バイアス電流が供給された状態で入力信号端
１〜Ｎから信号が入力されると、超伝導状態から電圧状
態にスイッチする。バイアス入力端１４からバイアス電
流を供給した状態で、少なくとも１個以上の信号入力端
１〜Ｎから信号が入力されると、少なくとも１個以上の
超伝導量子干渉素子２２が電圧状態にスイッチして高抵
抗状態になるため、Ｎ個の超伝導量子干渉素子を通して
接地に流れていたバイアス電流の大部分は、出力端１６
を通して負荷抵抗２０に注入される。これによりＮ入力
論理和動作が可能になる。
【００１７】本実施例では、１個の超伝導量子干渉素子
当たりの入力信号配線の数を１本にしているため、入力
信号配線の線幅を大きく設計することができる。このこ
とは、入力信号配線のインダクタンスの減少につなが
り、回路の高速動作が可能になるという効果がある。ま
た、超伝導量子干渉素子の数がＮ個になっても、Ｎ個の
超伝導量子干渉素子は直列にバイアスされているためバ
イアス電流値は変化しない。このため、消費電力が増大
しないという効果がある。
当たりの入力信号配線の数を１本にしているため、入力
信号配線の線幅を大きく設計することができる。このこ
とは、入力信号配線のインダクタンスの減少につなが
り、回路の高速動作が可能になるという効果がある。ま
た、超伝導量子干渉素子の数がＮ個になっても、Ｎ個の
超伝導量子干渉素子は直列にバイアスされているためバ
イアス電流値は変化しない。このため、消費電力が増大
しないという効果がある。
【００１８】以上説明したように、本実施例により回路
の高速動作と低消費電力化が可能なジョセフソン多入力
論理和回路を実現することができる。
の高速動作と低消費電力化が可能なジョセフソン多入力
論理和回路を実現することができる。
【００１９】本実施例では、１個の超伝導量子干渉素子
当たりの入力信号配線の数を１本にしたが、用途に応じ
て入力信号配線の数を２ないし３本に増やしても同様の
効果を得ることができる。
当たりの入力信号配線の数を１本にしたが、用途に応じ
て入力信号配線の数を２ないし３本に増やしても同様の
効果を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
伝導量子干渉素子を直列に複数個接続して多入力論理和
回路を構成する。このように構成することで超伝導量子
干渉素子１個当たりの入力信号配線数を減少させて、１
本の入力信号配線の線幅を大きくすることができる。こ
のことは、入力信号配線のインダクタンスの低下につな
がり、多入力論理和回路の高速化を図ることができる。
伝導量子干渉素子を直列に複数個接続して多入力論理和
回路を構成する。このように構成することで超伝導量子
干渉素子１個当たりの入力信号配線数を減少させて、１
本の入力信号配線の線幅を大きくすることができる。こ
のことは、入力信号配線のインダクタンスの低下につな
がり、多入力論理和回路の高速化を図ることができる。
【００２１】さらに、複数個の超伝導量子干渉素子は直
列にバイアスされるため、入力信号数の増大とともに超
伝導量子干渉素子の数が増大しても、バイアス電流値は
変化しない。このため、消費電力は増大せず、回路の低
消費電力化が計れるという効果がある。
列にバイアスされるため、入力信号数の増大とともに超
伝導量子干渉素子の数が増大しても、バイアス電流値は
変化しない。このため、消費電力は増大せず、回路の低
消費電力化が計れるという効果がある。
【００２２】従って、本発明により回路の高速動作と低
消費電力化が可能なジョセフソン多入力論理和回路を実
現することができる。
消費電力化が可能なジョセフソン多入力論理和回路を実
現することができる。
【図１】本発明によるジョセフソン磁界結合型多入力論
理和回路の一実施例を説明するための等価回路図であ
る。
理和回路の一実施例を説明するための等価回路図であ
る。
【図２】従来の技術によるジョセフソン磁界結合型多入
力論理和回路を説明するための図であり、（ａ）は等価
回路図、（ｂ）は素子構造を説明するための平面レイア
ウト図である。
力論理和回路を説明するための図であり、（ａ）は等価
回路図、（ｂ）は素子構造を説明するための平面レイア
ウト図である。
【図３】従来の技術によるジョセフソン磁界結合型多入
力論理和回路を説明するための等価回路図である。
力論理和回路を説明するための等価回路図である。
１〜Ｎ 信号入力端 １２ 入力信号配線 １４ バイアス入力端 １６ 出力端 ２０ 負荷抵抗 Ｊ1 ，Ｊ2 ジョセフソン接合
Claims (2)
- 【請求項１】少なくとも２個以上のジョセフソン接合を
含む超伝導ループと、この超伝導ループに磁気的に結合
するように配置された１本または複数本の入力信号配線
とから構成される超伝導量子干渉素子を複数個直列に接
続したことを特徴とするジョセフソン磁界結合型多入力
論理和回路。 - 【請求項２】少なくとも２個以上のジョセフソン接合を
含む超伝導ループと、前記超伝導ループに接続された２
個の接続端と、前記超伝導ループに磁気的に結合するよ
うに配置された１本または複数本の入力信号配線とから
構成される超伝導量子干渉素子を複数個直列に前記接続
端間を接続し、前記直列接続された超伝導量子干渉素子
の一端を接地面に接続し他端をバイアス電流入力端と出
力端に接続したことを特徴とするジョセフソン磁界結合
型多入力論理和回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5123676A JPH06334512A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | ジョセフソン磁界結合型多入力論理和回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5123676A JPH06334512A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | ジョセフソン磁界結合型多入力論理和回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06334512A true JPH06334512A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14866549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5123676A Pending JPH06334512A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | ジョセフソン磁界結合型多入力論理和回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06334512A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6242939B1 (en) | 1999-03-05 | 2001-06-05 | Nec Corporation | Superconducting circuit having superconductive circuit device of voltage-type logic and superconductive circuit device of fluxoid-type logic device selectively used therein |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04100317A (ja) * | 1990-08-20 | 1992-04-02 | Hitachi Ltd | 磁束結合電流注入併用型ジョセフソン回路 |
-
1993
- 1993-05-26 JP JP5123676A patent/JPH06334512A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04100317A (ja) * | 1990-08-20 | 1992-04-02 | Hitachi Ltd | 磁束結合電流注入併用型ジョセフソン回路 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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