JPH0715048A - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JPH0715048A
JPH0715048A JP5148834A JP14883493A JPH0715048A JP H0715048 A JPH0715048 A JP H0715048A JP 5148834 A JP5148834 A JP 5148834A JP 14883493 A JP14883493 A JP 14883493A JP H0715048 A JPH0715048 A JP H0715048A
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JP
Japan
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electronic circuit
temperature
cryogenic
container
operating electronic
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Pending
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JP5148834A
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English (en)
Inventor
Irei Oka
維禮 丘
Mutsumi Hosoya
睦 細谷
Hiroshi Okabe
寛 岡部
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Hitachi Ltd
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Hitachi Ltd
Research Development Corp of Japan
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Publication of JPH0715048A publication Critical patent/JPH0715048A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 信号処理を高速に行ない、しかも運転コスト
を安価にする。 【構成】 熱浸入を遮蔽する熱シールド15を有する極
低温容器13に極低温冷媒14を入れ、極低温冷媒14
中に極低温動作電子回路11を浸漬し、極低温容器13
の外側に熱浸入を遮蔽する熱シールド25を有する中低
温容器23を設け、中低温容器23内に中低温冷媒24
を入れ、中低温冷媒24中に中低温動作電子回路21を
浸漬し、中低温容器23の外側に常温動作電子回路12
を設け、極低温動作電子回路11と中温動作電子回路2
1とを信号導線や電源線等の第1の電子導線16で接続
し、中低温動作電子回路21と常温動作電子回路12と
を信号導線や電源線等の第2の電子導線26で接続し、
電子導線16を極低温容器13の貫通部18に貫通さ
せ、電子導線26を中低温容器23の貫通部28に貫通
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は常温で動作する常温動
作電子回路と極低温で動作する極低温動作電子回路特に
超高速で動作する超電導電子回路とを用いて信号を処理
する信号処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の信号処理装置を示す断面図
である。図に示すように、熱浸入を遮蔽する熱シールド
15を有する極低温容器13に極低温冷媒14が入れら
れ、極低温冷媒14中にたとえば超電導電子回路等の極
低温動作電子回路11が浸漬され、極低温容器13の外
側に常温動作電子回路12が設けられ、極低温動作電子
回路11と常温動作電子回路12とが信号導線や電源線
等の電子導線6で接続され、電子導線6は極低温容器1
3の貫通部18を貫通している。
【0003】この信号処理装置においては、極低温動作
電子回路11および常温動作電子回路12の双方を用い
て信号を処理することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この信号処理装置にお
いては、極低温動作電子回路11が金属系超電導電子回
路の場合には、極低温冷媒14として通常液体ヘリウム
を使用するが、常温を絶対温度300度とすれば、液体
ヘリウムの沸騰温度(絶対温度4.2度)との温度差が
約300度と大きいから、熱シールド15を厚くしなけ
れば熱浸入が激しい。しかし、熱シールド15を厚くし
たときには、極低温動作電子回路11と常温動作電子回
路12との距離が大きくなるから、電子導線6が長くな
るので、極低温動作電子回路11と常温動作電子回路1
2との間の信号伝達遅延が大きくなる。このため、信号
伝達遅延がクロック周期の大部分を占めるから、論理ゲ
ートのスイッチング遅延を大幅に減らしてもあまり効果
が得られず、通信学会超電導研究会SCE91−2、p
p7−12,小谷ら著、「ジョセフソンコンピュータ用
冷却実装システム」に開示されたように、クロック周波
数が1GHz程度しか得られないので、超電導電子回路
の特徴である高速性を最も有効に活かすことができな
い。一方、熱シールド15を薄くしたときには、極低温
容器13内の温度を極低温に保持するために、液体ヘリ
ウムをたくさん使うか、冷凍機を使う必要がある。しか
し、液体ヘリウムは有限資源であるため、高価なもので
あり、また極低温まで冷す冷凍機は原理的に電力をたく
さん使って効率が悪いから、運転コストが高価である。
また、極低温冷媒14と常温との温度差が大きいから、
電子導線6を介しての熱浸入を防止するために電子導線
6の本数が制限されるので、信号処理を高速に行なうこ
とができない。
【0005】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、信号処理を高速に行なうことができ、し
かも運転コストが安価である信号処理装置を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明においては、極低温容器と、上記極低温容
器の外側に設けられた中低温容器と、上記極低温容器内
に設けられた極低温動作電子回路と、上記中低温容器内
に設けられた中低温動作電子回路と、上記中低温容器の
外側に設けられた常温動作電子回路と、上記極低温動作
電子回路と上記中低温動作電子回路とを接続する第1の
電子導線と、上記中低温動作電子回路と上記常温動作電
子回路とを接続する第2の電子導線とを設ける。
【0007】また、極低温容器と、上記極低温容器の外
側に設けられた複数の中低温容器と、上記極低温容器内
に設けられた極低温動作電子回路と、上記各中低温容器
内に設けられた中低温動作電子回路と、最外側の上記中
低温容器の外側に設けられた常温動作電子回路と、上記
極低温動作電子回路と最内側の上記中低温動作電子回路
とを接続する第3の電子導線と、上記各中低温動作電子
回路を接続する第4の電子導線と、最外側の上記中低温
動作電子回路と上記常温動作電子回路とを接続する第5
の電子導線とを設ける。
【0008】
【作用】これらの信号処理装置においては、極低温容器
内の冷媒の温度と中低温容器内の冷媒の温度との温度差
は小さいから、極低温容器の厚さを薄くしたとしても、
極低温冷媒を多量に使用する必要がなく、冷凍機を使う
必要もなく、また電子導線の本数を多くすることができ
る。
【0009】
【実施例】図1はこの発明に係る信号処理装置を示す断
面図である。図に示すように、極低温動作電子回路11
は極低温環境を保つ極低温冷媒14が入っている極低温
容器13の中に設けられている。極低温容器13の外側
に熱浸入を遮蔽する熱シールド25を有する中低温容器
23が設けられ、中低温容器23内に中低温冷媒24が
入れられ、中低温冷媒24中に中低温動作電子回路21
が浸漬され、中低温容器23の外側に常温動作電子回路
12が設けられ、極低温動作電子回路11と中温動作電
子回路21とが信号導線や電源線等の第1の電子導線1
6で接続され、中低温動作電子回路21と常温動作電子
回路12とが信号導線や電源線等の第2の電子導線26
で接続され、電子導線16は極低温容器13の貫通部1
8を貫通しており、電子導線26は中低温容器23の貫
通部28を貫通している。
【0010】この信号処理装置においては、極低温容器
11内の極低温冷媒14の温度と中低温容器23内の中
低温冷媒24の温度との温度差は小さい。たとえば、極
低温冷媒14が液体ヘリウムで中低温冷媒24が液体窒
素の場合には、極低温冷媒14と中低温冷媒24との温
度差は液体ヘリウム温度と常温との温度差の約1/4で
ある。このため、極低温容器13の熱シールド15の厚
さを薄くしたとしても、極低温冷媒14を多量に使用す
る必要がなく、冷凍機を使う必要もない。そして、極低
温容器13の熱シールド15の厚さを薄くしたときに
は、極低温動作電子回路11と中低温動作電子回路21
との距離が小さくなり、電子導線16が短くなるから、
極低温動作電子回路11と中低温動作電子回路21との
間の信号伝達遅延が小さくなるので、クロック周波数を
高くすることができるため、信号処理を高速に行なうこ
とができる。しかも、極低温冷媒14を多量に使用する
必要がなく、冷凍機を使う必要もないから、運転コスト
が安価である。また、極低温容器11内の極低温冷媒1
4の温度と中低温容器23内の中低温冷媒24の温度と
の温度差は小さいから、電子導線16の本数を多くする
ことができるので、信号処理を高速に行なうことができ
る。また、電子導線26が短いから、中低温動作電子回
路21と常温温動作電子回路12との間の信号伝達遅延
が小さいので、信号処理を高速に行なうことができる。
【0011】なお、液体窒素温度で動作する電子回路で
は半導体素子を使用した回路が盛んに研究されている。
高速性と信頼性を追求するために動作温度を下げる必要
があることがわかってきたからである。また、高温超電
導材料を使用して液体窒素温度で動作する電子素子が将
来実現できることが期待されている。
【0012】図2はこの発明に係る他の信号処理装置を
示す断面図である。図に示すように、極低温動作電子回
路11は極低温環境を保つ極低温冷媒14が入っている
極低温容器13の中に設けられている。極低温容器13
の外側に熱浸入を遮蔽する熱シールド25aを有する第
1の中低温容器23aが設けられ、中低温容器23a内
に中低温冷媒24aが入れられ、中低温冷媒24a中に
第1の中低温動作電子回路21aが浸漬され、中低温容
器23aの外側に熱浸入を遮蔽する熱シールド25bを
有する第2の中低温容器23bが設けられ、中低温容器
23b内に中低温冷媒24aよりも高温の中低温冷媒2
4bが入れられ、中低温冷媒24b中に第2の中低温動
作電子回路21bが浸漬され、中低温容器23bの外側
に常温動作電子回路12が設けられ、極低温動作電子回
路11と中温動作電子回路21aとが信号導線や電源線
等の第3の電子導線36で接続され、中低温動作電子回
路21aと中低温動作電子回路21bとが信号導線や電
源線等の第4の電子導線46で接続され、中低温動作電
子回路21bと常温動作電子回路12とが信号導線や電
源線等の第5の電子導線56で接続され、電子導線36
は極低温容器13の貫通部18を貫通しており、電子導
線46は中低温容器23aの貫通部28aを貫通してお
り、電子導線56は中低温容器23bの貫通部28bを
貫通している。
【0013】この信号処理装置においては、極低温容器
11内の極低温冷媒14の温度と中低温容器23a内の
中低温冷媒24aの温度との温度差は小さいから、極低
温容器13の熱シールド15の厚さを薄くしたとして
も、極低温冷媒14を多量に使用する必要がなく、冷凍
機を使う必要もないから、電子導線36が短くなり、極
低温動作電子回路11と中低温動作電子回路21aとの
間の信号伝達遅延が小さくなるので、クロック周波数を
高くすることができるため、信号処理を高速に行なうこ
とができ、しかも運転コストが安価である。また、極低
温容器11内の極低温冷媒14の温度と中低温容器23
a内の中低温冷媒24aの温度との温度差は小さいか
ら、電子導線36の本数を多くすることができるので、
信号処理を高速に行なうことができる。また、電子導線
46、56が短いから、中低温動作電子回路21aと中
低温動作電子回路21bとの間の信号伝達遅延、中低温
動作電子回路21bと常温温動作電子回路12との間の
信号伝達遅延が小さいので、信号処理を高速に行なうこ
とができる。
【0014】なお、上述実施例においては、熱シールド
15を有する極低温容器13、熱シールド25、25
a、25bを有する中低温容器23、23a、23bを
用いたが、真空デュア等の熱シールド材料からできてい
る極低温容器、中低温容器を用いてもよい。また、図2
に示した実施例においては、2つの中低温容器23a、
23bを設けたが、3つ以上の中低温容器を設けてもよ
い。この場合、外側の中低温容器内の中低温冷媒ほどそ
の温度を高温とする。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る信
号処理装置においては、極低温容器の厚さを薄くしたと
しても、極低温冷媒を多量に使用する必要がなく、冷凍
機を使う必要もないから、第1、第3の電子導線が短く
なるので、信号伝達遅延が小さくなり、クロック周波数
を高くすることができるため、信号処理を高速に行なう
ことができ、しかも運転コストが安価である。また、電
子導線の本数を多くすることができるから、信号処理を
高速に行なうことができる。このように、この発明の効
果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る信号処理装置を示す断面図であ
る。
【図2】この発明に係る他の信号処理装置を示す断面図
である。
【図3】従来の信号処理装置を示す断面図である。
【符号の説明】 11…極低温動作電子回路 12…常温動作電子回路 13…極低温容器 16…第1の電子導線 21…中低温動作電子回路 21a…第1の中低温動作電子回路 21b…第2の中低温動作電子回路 23…中低温容器 23a…第1の中低温容器 23b…第2の中低温容器 26…第2の電子導線 36…第3の電子導線 46…第4の電子導線 56…第5の電子導線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡部 寛 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】極低温容器と、上記極低温容器の外側に設
    けられた中低温容器と、上記極低温容器内に設けられた
    極低温動作電子回路と、上記中低温容器内に設けられた
    中低温動作電子回路と、上記中低温容器の外側に設けら
    れた常温動作電子回路と、上記極低温動作電子回路と上
    記中低温動作電子回路とを接続する第1の電子導線と、
    上記中低温動作電子回路と上記常温動作電子回路とを接
    続する第2の電子導線とを具備することを特徴とする信
    号処理装置。
  2. 【請求項2】極低温容器と、上記極低温容器の外側に設
    けられた複数の中低温容器と、上記極低温容器内に設け
    られた極低温動作電子回路と、上記各中低温容器内に設
    けられた中低温動作電子回路と、最外側の上記中低温容
    器の外側に設けられた常温動作電子回路と、上記極低温
    動作電子回路と最内側の上記中低温動作電子回路とを接
    続する第3の電子導線と、上記各中低温動作電子回路を
    接続する第4の電子導線と、最外側の上記中低温動作電
    子回路と上記常温動作電子回路とを接続する第5の電子
    導線とを具備することを特徴とする信号処理装置。
JP5148834A 1993-06-21 1993-06-21 信号処理装置 Pending JPH0715048A (ja)

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JP5148834A JPH0715048A (ja) 1993-06-21 1993-06-21 信号処理装置

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JP5148834A JPH0715048A (ja) 1993-06-21 1993-06-21 信号処理装置

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JP5148834A Pending JPH0715048A (ja) 1993-06-21 1993-06-21 信号処理装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021517294A (ja) * 2018-03-14 2021-07-15 マイクロソフト テクノロジー ライセンシング,エルエルシー 超伝導及び非超伝導コンポーネントが共通基板上に配置されたコンピュータシステム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021517294A (ja) * 2018-03-14 2021-07-15 マイクロソフト テクノロジー ライセンシング,エルエルシー 超伝導及び非超伝導コンポーネントが共通基板上に配置されたコンピュータシステム

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