JPS58103225A - 超伝導タイミング信号形成回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、正弦波状の入力信号より立上りの急峻な矩形
波状のタイミング信号を形成する、ジョセフソン接合を
用いて構成された超伝導タイミング信号形成回路の改良
に関する。

新株超伝導タイミング信号形成回路として、従来、第１
図に示す如き、互に略々等しい臨界電流値１．を有する
複数Ｎ個（図に於ては４個）のジョセフソン接合Ｊ１．
Ｊ２．・・・・・・・・・ＪＮが直列に接続されてなる
直列回路Ｕを有し、その一端側より、抵抗Ｒ０７を介し
て入力端Ｔ１が導出され、−１直列回路Ｕの他端側か接
地に接続され、而して直列回路Ｕと抵抗ＲＯとの接続中
点より、出力；４ＴＯが導出さｎてなる構成のものが提
案されている。

所で、斯る第１図に示す超伝導タイミング信号形成回路
の構成によれば、入力端Ｔ１及び接（図示せず）が、抵
抗ＲＯを通じて直列回路Ｕに流れるものである。従って
入力信号Ｓ１として、電流１１で６でジョセフソン接合
Ｊ１ＳＪＮの臨界電流値Ｉｓ　に比し大なる振幅をとる
ものを用いれば、直列回路Ｕのジョセフソン接合Ｊ１〜
ＪＮが、それ等間に、臨界電流値Ｉ。

のばらつきを有しないとした場合、電流■１の値が、そ
の正及び負の区間に於て、臨界電流値１、及び−ＩＳに
達する時点ｔ１及びｔ　１’より、同時に、超伝導状態
より有電圧状態に転移し、この為、直列回路Ｕの両端間
従って出力端ＴＯ及び接地間に、入力信号Ｓ１の６正及
び負の区間に於て、時点ｔ１及びｔ１′で夫々急峻に立
上る矩形波状の電圧ｖＯ（図示せず）が得られるもの°
である。その結果、出力端ＴＯ及び接地間に予め負荷Ｒ
Ｌが接続されていれば、その負荷ＩＬＬに、第２図Ｂに
示す如き、入力信号Ｓ１の６正及び負の区間に於て、時
点ｔ１及びｔ　ｉ’で夫々急峻に立上る矩形波状の信号
が、タイミング信号Ｓ２として得られるものである。こ
の場合タイミング信号Ｓ２は、直列回路Ｕを構成せるジ
ョセフソン接合Ｊ１〜ＪＮの数Ｎに応じた振幅をとるも
のである。

従って第１図に示す従来の超伝導タイミング信号形成回
路の場合、直列回路Ｕを構成せるジョセフソン接合Ｊ１
〜ＪＮが、それ等間に、臨界％流値のばらつきを有しな
いとすれば、タイミング信号Ｓ２を望ましい波形を有す
るものとして得られるものである。

然し乍ら、直列回路Ｕを構成せるジョセフソン接合Ｊ１
．．．Ｊ　２・・・・・・・・・ＪＮを、それ等間に臨
界電流値のばらつきのないものとして用意することは極
めて困難であり、この為ジョセフソン接合Ｊ１〜ＪＮが
、それ等間に、臨界電流値工。

のばらつきを崩する場合は、ジョセフソン接合Ｊ１〜Ｊ
Ｎの全てが、上述せる時点ｔ１及びｔ　１’で同時に有
電圧状態に転移せず、ジョセフソン接合Ｊ１〜ＪＮが、
小なる臨界電流値を有するジョセフソン接合より、順次
有電圧状態に転移し、その結果、タイミング信号Ｓ２が
、第２図Ｃに示す如く、階段状に立上るものとして得ら
れるものである。

従って第１図に示す従来の超伝導タイミング信号形成回
路の場合、タイミング信号Ｓ２を望ましい波形を有する
ものとして得ることができないという欠点を有していた
。

依って本発明は、上述せる欠点のない、新規な超伝導タ
イミング信号形成回路を提案せんとするもので、以下詳
述する所より明らかとなるであろう。

第５図は本願第１番目の発明による超伝導タイミング信
号形成回路の実施例を示し、互に略々告しい一界電［ｉ
　Ｉ、を有する複数Ｎ個（但し図に於ては４個）のジョ
セフソン接合Ｊ、。

する複数Ｎ　ＩＩｍのジョセフソン接合Ｊ、′、Ｊ２′
・・・・・・・・・ＪＮ′が直列にａｄされてなる第２
の直列回路とを有する。

而して直列回路Ｕ１及びＵ２の一端側より、夫々第１の
抵抗Ｒ１及びトリガ信号発生用ジョセフソン接合（以下
簡単の為単にジョセフソン接合と称す）ＪＳを介して、
それ等に共通の入力端Ｔ１が導出されている。

又直列回路Ｕ１及びＵ２の他端側が接地に縁続されてい
る。

更に直列回路Ｕ１と抵抗Ｒ１との接続中点と、直列回路
Ｕ２とジョセフソン接合ＪＳとの接続中点との間に、抵
抗孔、が接続さｎ４、又直列回路Ｕ１のジョセフソン接
合Ｊ１及びＪ（ｉ＋１）　（但し１＝１．２・・・・・
・・・・（Ｎ−１））の接続中点と、直列回路Ｕ２のジ
ョセフソン接合Ｊ、／及びＪｒ’＋＋、）の接続中点と
の間に、抵抗”（１＋、）　　が接続さｎている。

又直列回路υ２とジョセフソン接合Ｊ８との接続中点よ
り、出力端−ＴＯが導出されている。

以上が、本願第１番目の発明による超伝導タイミング信
号形成回路の実施例の構成であるが、斯る構成によれば
、次の動作が得られるものである。

即ち、入力端Ｔ１及び接地間に、第４図人に示す如き、
第２図人にて上述せると同様の、正弦波状の入力信号Ｓ
１を印加すれば、その入力信号Ｓ１の波形に応じた正弦
波状の電流１１（図示せず）が、ジョセフソン接合Ｊ８
を通って直列回路Ｕ２に流れる。従ってジョセフソン接
合Ｊ８として、直列回路Ｕ２のジョセフソン接合Ｊ、／
〜Ｊ／に比し僅かに小なる臨界電流値ＩＪ８を有するも
のを予め用い、又入力信号Ｓ１として、電流工１でみて
ジョセフソン接合ＪＳの臨界電流値工□８より大なる振
幅をとるものを予め用いれば、電流工１の値が、その電
流１１の６正及び負の・区間に於て、ジョセフソン接合
Ｊ８の臨界電流値Ｉ□、及び−”Ｊ８　に達する時点ｔ
１及びｔ　１’より、ジョセフソン接合ＪＳが超伝導状
態より有電圧状態に転移する。

この為、抵抗Ｒ１として、ジョセフソン接合Ｊ８が有電
圧状態に転移したときの内部抵抗に比し十分小なる値を
有するものを予め用いていれば、今迄ジョセ７ノン接會
Ｊ８を通って直列回路Ｕ２に流れていた電流１１が、そ
の６正及び負の区間に於て、時点ｔ１及び転１′より殆
んど流れなくなり、これに代え、入力信号Ｓ１の６正及
び負の区間に於て、時点ｔ１及びｔ　１’より、立上る
電流Ｉ２（図示せず）が、抵抗Ｒ１を介して直列回路Ｕ
１に流れるものである。但しこの場合、電流Ｉ２は、入
力信号Ｓ１の６正及び負の区間に於て、時点ｔ１及びｔ
　１’で立上る電流に、第４図Ｂにて実線又は点線図示
の如き、時点ｔ１及びｔ　１’より急峻に立上るトリガ
パルス状の電流ＩＴが重畳されたものとしで得られるも
のである。その結果、抵抗ＥＬ１として、電流工２が直
列回路Ｕ１のジョセフソン接合Ｊ、〜ＪＮの臨界電流値
工、より大なる振幅をとるに十分な値を有するものを予
め用いていれば、ジョセフソン接合Ｊ、〜ＪＮが、それ
等間に臨界電流値のばらつきを多少有していても、ジョ
セフソン接合Ｊ、〜ＪＮの全てが、入力信号８１の６正
及び負の区間に於て、時点ｔ１及びｔ１′より僅かに遅
れた時点より、同時に、超伝導状態より有電圧状態に転
移するものである。

又斯く直列回路Ｕ１のジョセフソン接合Ｊ、〜ＪＮが有
電圧状態に転移すれば、直列回路Ｕ１と抵抗ｆＬ１との
接続中点をＰ４、ジョセフソン接合に−１，２，・・・
−、−、−Ｎ　）　　と接地との間に、入力信号Ｓ１の
６正及び負の区間に於て、時点ｔ１及びｔ　１’より僅
かに遅れた時点より急峻に立上る電圧■ｋ　が得られ、
これに応じて、入力信号Ｓ１の６正及び゛・、負の区間
に於て、時点ｔ１及びｔ　１’より僅かに遅れた時点よ
り、急峻に立上る電流Ｉ、が、抵抗Ｒｋ　を介して、直
列回路Ｕ２のジョセフソン接合Ｊｋ、Ｊｋ＋１．・・・
・・・・・・ＪＮ　　に流れるものである。その結果、
抵抗Ｂ、〜−として、直列回路Ｕ２のジョセフソン接合
Ｊ、／〜Ｊ！に、それ等の臨界電流値Ｉ８′より大なる
振幅をとるに十分な値を有する会番幸幸ナネ電流が流れ
るに十分な値を有するものを予め用いていれば、２Ｎセ
７ソン接合Ｊ、／〜ＪＮｐが、それ等間に、臨界電流値
のばらつきを多少有していても、ジョセフソン接合Ｊ、
′〜ＪＭ′の全てが、入力信号Ｓ１の６正及び負の区間
に於て、時点ｔ１及びｔｔ’より僅かに遅れた時点より
、同時に、超伝導状態より有電圧状態に転移するもので
ある。

更に、斯く直列回路Ｕ２のジョセフソン接合Ｊ、ｌ〜Ｊ
Ｎ′が有電圧状履に転移すれば、又出力端ＴＯ及び接地
間に予め負荷ＲＬが接続されているものとして、その負
荷ＲＩ、を適当に選んでおけば、直列回路Ｕ２の両端間
従って出力端ＴＯ及び接地間に、入力信号Ｓ１の６正及
び負の区間に於て１時点ｔ１及びｔ　１’より僅かに遅
れた時点より、急峻に立上る矩形状の電圧Ｖ２（図示せ
ず）が得られ、これに応じて、負荷ＫＬに、第４図Ｃに
示す如き、第２図Ｂにて上述せると同様の、入力信号８
１の正及び負の区間に於て、時点ｔ１及びｔ　１’より
僅かに遅れた時点より、急峻に立上る矩形波状の信号が
、タイミング信号Ｓ２として得られるものである・尚こ
の場合、タイミング信号Ｓ２は、直列回路Ｕ２を構成せ
るジョセフソン接合Ｊ１′〜Ｊｊの数Ｎに応じた振幅を
とるものである〇 依って、第５図に示す本顕第１番目の発明による超伝導
タイミング信号形成回路によれば、直列回路Ｕ１を構成
せるジョセフソン接合Ｊ、〜ＪＨ１及び直列回路Ｕ２を
構成せるジョセフソン接合Ｊ、／〜Ｊ／が、それ等間に
臨界電流値のばらつきを多少有していても、正弦波状の
入力信号Ｓ１より、矩形波状のタイミング信号ｓ２を、
立上りの急峻な望ましい波形を有するものとして得るこ
とができるという大なる特徴を有するものである。

次に、本願第２番目の発明による超伝導タイミング信号
形成回路の一例を、第５図を伴なって述゛べるに、第３
図との対応部分には同一符号を附し、詳細説明はこれを
省略するも、第６図にて上述せる構成に於て、ジョセフ
ソン接合Ｊ８に、第２の抵抗Ｒ２が並列接続されてなる
ことを除いては、第５図の場合と同様の構成を有するＯ 以上が本願第２番目の発明による超伝導タイミング信号
形成回路の一例構成であるが、斯る構成によれば、それ
が上述せる事項を除いては、第３図の場合と同様の構成
を有するので、詳細説明はこれを省略するも、第５図の
場合と同様に、入力端Ｔ１及び接地間に第４図Ａに示す
如き正弦波状の入力信号Ｓ１を印加すれば、出力端Ｔｏ
及び接地間に第４図Ｃに示す如き立上りの急峻な矩形波
状のタイミング信号Ｓ２を得ることができるものである
。

然し乍ら、ジョセフソン接合ＪＳに並列接続された抵抗
Ｒ２を有するので、ジョセフソン接合ＪＳが、′屯流工
２によって、有電圧状態に転移して后、直列回路Ｕ２の
ジョセフソン接合Ｊｋ。

Ｊｋ＋１　ｍ・・・・・・・・・ＪＮに抵抗塊　を介し
て電流Ｉｋが流ｎるときにも、入力信号ｓ１の波形に応
じた正弦波状の電流Ｉ４（図示せず）を、抵抗Ｒ２を介
して直列回路Ｕ２に、バイアス電流として流し置き得る
ものである。この為、上述せる直列回路Ｕ２のジョセフ
ソン接合Ｊ、′〜Ｊ／の有電圧状態への転移が、第３図
の場合に比しより急峻、確実に得られるものである。

従って第５図に示す本発明による超伝導タイミング信号
形成回路によれば、第５図の場合に比しより急峻に立上
るタイミング信号ｓ２を、第３図の場合に比しより確実
に、入力信号ｓ１より得ることができるという、大なる
特徴を有するものである。

次に、本顧第３番目の発明による超伝導タイミング信号
形成回路の一例を、第６図を伴なって述べるに、ｆＪ／
１５図との対応部分には同一符号を附して詳細説明はこ
れを省略するも、第５図にて上述せる構成に於て、ジョ
セフソン接合Ｊ８に、７ｊｇ５の抵抗Ｒ５が直列接続さ
れてなることを除いては、第３図の場合と同様の構成を
有する。

以上が、未願第５番目の発明による超伝導タイミング信
号形成回路の一例構成であるが、斯る構成によれば、そ
れが上述せる事項を除いて、第５図の場合と同様の構成
を有するので、詳細説明はこれを省略するも、第３図の
場合と同様に、正弦波状の入力信号Ｓ１より、立上りの
急峻な矩形波状のタイミング信号Ｓ２を得ることができ
るものである。

然し乍ら、ジョセフソン接合ＪＳに直列接続された抵抗
Ｒ５を有するので、ジョセフソン接合ＪＳが有電圧状態
に転移することによって、直列回路Ｕ１に抵抗Ｒ１を通
って電流Ｉ２が流れるときにも、入力信号Ｓ１の波形に
応じた正弦波状の電流Ｉ５（図示せず）−を、抵抗Ｒ１
を介して直列回路Ｕ１に流し置き得るものである。

この為直列回路Ｕ１のジョセフソン接合Ｊ。

〜ＪＮ　の有電圧状態への転移が、第３図の場合に比し
より急峻、確実に得られるものである。

従って第６図に示す本発明による超伝導タイミング信号
形成回路によれば、第６図の場合に比しより急峻に立上
るタイミング信号Ｓ２を、第５回の場合に比しより確実
に人力信号Ｓ１より得ることができるという、大なる特
徴を有するものである。

次に、本願第４番目の発明による超伝導タイミング信号
形成回路の一例を、第７図を伴なって述べるに、第３図
との対応部分には同一符号を附して詳細説明はこれを省
略するも、第５図にて上述せる構成に於て、ジョセフソ
ン接合ＪＳに、第５図の場合と同様に、抵抗Ｒ２が並列
に接続され、且＠６図の場合と同様に抵抗１％　５が直
列に接続されてなることを除いては、第３図の場合と同
様の構成を有する。

以上が、本願第４番目の発明による超伝導タイミング信
号形成回路の一例構成であるが、斯る構成によれば、そ
れが上述せる事項を除いては、第５図の場合と同様の構
成を有するので、詳細説明はこれを省略するも、第５図
の場合と同様゛に、正弦波状の人力信号Ｓ１より立上り
の急峻な矩形波状のタイミング信号Ｓ２を得ることがで
きるものである０ 然し乍ら、第７図に示す本発明による超伝導タイミング
信号形成回路の場合、ジョセフソン接合Ｊ８に、第５図
の場合と同様に並列接続された抵抗Ｒ２を有し、互譲６
図の場合と同様に直列接続された抵抗Ｒ５を有するので
、ｖ、５図及び第６図の場合につき上述せる特徴を併せ
有するという、大なる特徴を有するものである。

尚上述に於ては、本願第１〜第４番目の発明につき、夫
々１つの例を述べたに留まり、例えば抵抗へにインダク
タを直列接続した構成とすることもでき、その細末発明
の精神を脱することなしに種々の変型ｊ更をなし得るで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超伝導タイミング信号形成回路を示す接
続図、第２図はその説明に供する信号波形図、第３図は
本願第１１ｉ１目の発明による超伝導タイミング信号形
成回路の一例を示す接続図、第４図はその説明に供する
信号波形図、第５図、第６図及び第７図は夫々本ｍ第２
、第５及び第４１１目の発明による超伝導タイミング信
号形成回路の一例を示す接続図である。 図中、Ｊ、〜ＪＮ及びＪ、／〜Ｊ／はジョセフソン接合
、Ｕｌ及びＵ２は直列回路、Ｊ８はトリガｆｇ　号Ｒ生
用ジョセフノン接合、　Ｂ、１．３２．Ｒ５及び凡、〜
〜は抵抗、Ｔ１は入力端、ＴＯは出力４．Ｋｌ、は負荷
を夫々示す。 出願人日本軍信酩話公社 第１図 第２１゛− 第３図 第４図 １ 第５図 第（Ｓ図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　互に略々等しい臨界電流を有する複数Ｎ個のジョ
   セフソン接合Ｊ１．Ｊ２．・・・・・・・・・ＪＮ　が
   直列に接続されてなる第１の直列回路と、互に略々等し
   い臨界ＷＣ＊を有する複数ＮＩｍのジョセフソン接合Ｊ
   、／、　Ｊ２／、・・・・・・・・・ＪＮ′が直列に接
   続されてなる第２の直列回路とを有し、上記第１及び第
   一２の直列回路の一端側より、夫々第１の抵抗及びトリ
   ガ信号発生用ジョセフソン接合を介して、それ等番ζ共
   通の入力端が導出され、 上記第１及び第２の直列回路の他端側が接地に接続され
   、 上記第１の直列回路と上記第１の抵抗との接続中点と、
   上記第２の直列回路と上記トリガ信号発生用ジョセフソ
   ン接合との接続中点との間に、抵抗Ｂ、が接続され、上
   記第１の直列回路のジョセフソン接合Ｊｉ及びＪ（ｔ＋
   、）（但しｉ−１，２，・・・・・・・・・（Ｎ−１）
   ）の接続中点と、上記第２の直列回路のジョセフソン接
   合Ｊ、／及び”（ｔ＋１）の接続中点との間に、抵抗Ｒ
   Ｉ＋カζ接続され、上記第２の直列回路と上記トリガ信
   号発生用ジョセフソン接合との接続中点より、出力端が
   導出されてなる事を＊＊とする超伝導タイミング信号形
   成回路。 ２　互に略々等しい臨界電流を有する複数Ｎ個のジョセ
   フソン接合Ｊ、、Ｊ、、・・・・・・・・・ＪＮカ直列
   に接続されてなる第１の直列回路と、互に略々等しい臨
   界電流を有する複数Ｎ個のジョセフソン接合’１．　Ｊ
   　’　、　−−−−−−−−−ＪＮ’が直列に接続され
   てなる第２の直列回路とを有し、上記第１及び第２の直
   列回路の一端側より、夫々第１の抵抗及びトリガ信号発
   生用ジョセフソン接合を介して、それ等に共通の入力端
   が導出され、 上記第１及び″第２の直列回路の他端側が接地に接続さ
   れ、 上記第１の直列回路と上記第１の抵抗との接続中点と、
   上記第２の直列回路と上記トリガ信号発生用ジョセフソ
   ン接合との接続中点との間に、抵抗Ｒ１が接続され、上
   記第１の直列回路のジョセフソン接合Ｊｉ及びＪ（ｉ＋
   １）（但し、ｉ＝１．２．・・・・・・・・・（Ｎ−１
   ））の接続中点と、上記第２の直列回路のジョセフソン
   接合Ｊ、／及びＪ（ｉ＋、）の接続中点との間に、抵抗
   へヤｉ）が接続さｎ、上記第２の直列回路と上記トリガ
   信号発生用ジョセフソン接合との接続中点より、出力端
   が導出さｆ１５、上記トリガ信号発生用ジョセフソン接
   合に、ｆｇ２の抵抗が並列接続されてなる事を特徴とす
   る超伝導タイミング信号形成回路。 五　互に略々等しい臨界電流を有する複数Ｎ１固のジョ
   セフソン接合Ｊ１．Ｊ２・・・・・・・・・ＪＮ　　が
   直列に接続されてなる第１の直列回路と、互に略々等し
   い１界ｔａを有する複数Ｎ個のジョセフソン接合Ｊ、′
   、５２′、・・・・・・・・・ＪＮ′が直列に接続され
   てなる第２の直列回路とを有し、上記＃ｌＩ、１及び第
   ２の直列回路の一端側より、夫々第１の抵抗及びトリガ
   信号発生用ジョセフソン接合を介して、それ等に共通の
   入力端が導出され、 上記第１及び第２の直列回路の他端側か接地に接続され
   、 上記第１の直列回路と上記第１の抵抗との接続中点と、
   上記第２の直列回路と上記トリガ信号発生用ジョセフソ
   ン接合との接続中点との間に、抵抗Ｒｊ　　が接続され
   、上記第１の直列回路のジョセフソン接合Ｊｉ及びＪ（
   ｔ＋、）（但し、””１１２１・・・・・・・・・（Ｎ
   −１））の接続中点と、上記第２の直列回路のジョセフ
   ソン接合Ｊｆ及びＪ（’ｉ＋１）の接続中点との間に、
   抵抗殉＋ｉ）が接続され、上記第２の直列回路と上記ト
   リガ信号発生用ジョセフソン接合との接続中点より、出
   力端が導出され、 上記トリガ信号発生用ジョセフソン接合に、第６の抵抗
   が直列接続され°Ｃなる事を％倣とする超伝導タイミン
   グ信号形成回路。 ４　乱に略々等しい臨界ｔｆＬを有する松数Ｎ個のジョ
   セフソン接合Ｊ、ｅ　Ｊ２　ｔ・・・・・・・・・ＪＮ
   カ直タＵに接続されてなる第１の直列回路と、互に略々
   等しい臨界′−流を有する複数Ｎ個のジョセフソン接合
   Ｊ、／、　Ｊ２／、・・・・・・・・・ＪＮ′　が直列
   に接続されてなるａＩ２の直列回路とを有し、上り己第
   １及び第２の直列回路の一端側よ′す、夫々第１の抵抗
   及びトリカ信号発生用ジョセ　　；フソン接合を介して
   、それ寺に共通の入力端が導出され、 上記第１及び第２の直列回路の他端側か接地に接続され
   、 上記第１の直列回路と上記第１の抵抗との接続中点と、
   上記第２の直列回路と上記トリガ信号発生用ジョセフソ
   ン接合との接続中点との間に、抵抗Ｒエ　が接続され、
   上記第１の直列回路のジョセフソン接合Ｊ−及びＪ（ｉ
   ＋ｔ　）！ （但し、”−１＄　２．・・・・・・・・・（Ｎ−１）
   ）の接続中点と、上記第２の直タリ回路のジョセフソン
   接合Ｊ□′及ヒＪ（′１＋、）の接続中点との間に、抵
   抗−＋０が接続され、上記第２の直列回路と上記トリガ
   信号発生用ジョセフソン接合との接続中点より、出力端
   が導出され、 上記トリガ信号発生用ジョセフソン接合に、第２の抵抗
   が並列接続され且第５の抵抗が直列接続されてなる事を
   ＩＦｆ微とする超伝導タイミング信号形成回路。