JPS59123310A - タイミング・パルス発生回路 - Google Patents

タイミング・パルス発生回路

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JPS59123310A
JPS59123310A JP57229253A JP22925382A JPS59123310A JP S59123310 A JPS59123310 A JP S59123310A JP 57229253 A JP57229253 A JP 57229253A JP 22925382 A JP22925382 A JP 22925382A JP S59123310 A JPS59123310 A JP S59123310A
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JP
Japan
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josephson element
inductance
pulse
josephson
bias current
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Isamu Hairi
勇 羽入
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/38—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of superconductive devices

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  • Manipulation Of Pulses (AREA)

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】 発明の技術分野 本発明は、ジョセフソン素子を用いたタイミング・パル
ス発生回路に係わり、特に、入力信号の立ち上りと立ち
下がりに対応してワンショット・パルスを発生させるタ
イミング・パルス発生回路に関する。
従来、この種のタイミング・パルス発生回路として第1
図に見られるものが知られている。
第1図に於いて、Jl乃至J3はジョセフソン素子、L
lば大きな値のインダクタンス、L 2は小さな値のイ
ンダクタンス、Rは小さな値の抵抗、Sinは入力信号
線、S offは直流オフ・セント電流供給線、sbは
直流バイアス電流供給線をそれぞれ示している。
この回路に於いて、今、ジョセフソン素子J1には直流
オフ・セント電流供給線5oftに流れる電流に依る磁
界が加えられていて當伝導状態にある、即ち、オフ状態
とケっている。
入力信号線Sinには信号が入力されていないのでジョ
セフソン素子J2は超伝導状態にあり、直流バイアス電
流供給線sbからのバイアス電流が流れている。
ジョセフソン素子J3には小さいとは云え接地との間に
抵抗Rが直列に挿入されているのでバイアス電流は流れ
ない。
ここで、入力信号線Sinにパルスが入力されたとする
と、ジョセフソン素子J2がスイッチして常伝導状態と
なり、バイアス電流は流れない。また、入力信号線Si
nに流れる電流と直流オフ・セント電流供給線5off
に流れる電流とは逆方向である為、ジョセフソン素子J
1は超伝導状態となり、ジョセフソン素子、J 2に流
れていたバイアス電流がジョセフソン素子J1の方へと
流れることになる。ところが、ジョセフソン素子J1に
は接地との間に大きな値のインダクタンスL1が直列に
接続されているので、流れようとするバイアス電流は阻
止されるかたしとなってジョセフソン素子J3が存在す
るブランチに流れる。然し乍ら、ジョセフソン素子J3
も在る程度のバイアス電流が流れるとスイッチして常伝
導状態になるので、結局、バイアス電流はジョセフソン
素子J1のブランチへと流れることになるが、この一連
の動作をする過程で、抵抗RとインダクタンスL2の両
端に極めて短いパルスが発生するものであり、このパル
スを所謂ワンショット・パルスとして使用することがで
きる。そして、入力信号線Sinへ入力されていたパル
スが立ち下がるとジョセフソンJ2は再び超伝導状態に
なったバイアス電流が流れるようになると共にジョセフ
ソン素子J1にはオフ・セント電流供給線5offに流
れる電流Iオフ・セントが掛った状態、即ち、常伝導状
態となって、これで当初の状態に戻ったことになる。尚
、−この従来例で用いられる入力パルスは方形波であり
、このようなタイミング・パルス発生回路は記憶回路の
駆動に用いられることが多い。
第2図は別の従来例を表わすもので、第1図に関して説
明した部分と同部分は同記号で指示しである。
図に於いて、J4及びJ5はジョセフソン素子、Scb
は交流(A C)クロック・バイアス電、流供給線をそ
れぞれ示している。
この回路に於いて、今、ACクロック・ノ\イアス電流
供給線Scbに於りるノ\イアス電流が立ち上がったと
すると、そのバイアス電流は超伝導状態にあるジョセフ
ソン素子J4に流れる。
ここで、入力信号線Sinにパルスが入力されたとする
と、ジョセフソン素子J4がスイッチして常伝導状態と
なり、バイアス電流はジョセフソン素子J5及び抵抗R
のブランチへと流れ、それが出力となるものである。但
し、ジョセフソン素子J5も成る程度のバイアス電流が
流れるとスイ。
チして常伝導状態になる。この時点で、バイアス電流は
ジョセフソン素子J 4とJ5とに分流することになる
。従って、この出力としては第3図に見られるような波
形を示すことになるが、図に記号Poとして指示しであ
る部分はワンショ・ノド・パルスとして使用することが
できる。尚、このようなタイミング・パルス発生回路は
、論理回路を駆動するのに用いられることが多い。
ところで、前記説明した何れの従来例に於いても、人力
パルスの立ち上がりに対応してワンショット・パルスが
iηられるのみであり、立ち下がりに対応するワンショ
ット・パルスは得ることができない。従って、これでは
、例えば、パルスのエツジ検出を行なう場合、パルスの
立ち上がり及び立ち下がり時にそれぞれワンショット・
パルスが必要とされたり、また、パルスの立ち下がり時
のみにワンショット・パルスを発生させることが必要と
されることもあるが、前記各従来例ではそのような要求
に対処することはできない。
発明の目的 本発明は、電流フリップ・フロ・ノブに於ける二つのケ
ートを全く同じように使用する極めて簡単な構成に依り
、人力パルスの立ち上がりと立ち下がりの時点でワンシ
ョット・パルスを発生することができるタイミング・パ
ルス発生回路を提供しようとするものである。
発明の構成 本発明では、電流フリップ・フロップの対称性を利用し
、入力パルスが立ち上がった時、電流フリップ・フロッ
プの一方のゲートがワンショット・パルスを発生すると
同時にバイアス電流を他方のゲートに切り換え、入力パ
ルスが立ち下がった時には前記他方のゲートがワンショ
ット・パルスを発生するようにしたものである。
発明の実施例 第4図は本発明一実施例の要部回路図であり、第1図及
び第2図に関して説明した部分と同部分は同記号で指示
しである。
図に於いて、Jgl及びJgrは電流フリップ・フロッ
プを構成するジョセフソン素子、Jl及びJrはジョセ
フソン素子Jgl及びJgrより小さい臨界電流を有す
るジョセフソン素子、R1及びRrは微少抵抗、Lは大
きな値を有するインダクタンス、Ll及びLrはインダ
クタンスしより充分に小さい値を有する)ンダクタンス
をそれぞれ示している。尚、ジョセフソン素子J1或い
はJr及び抵抗R1或いはR’r及びインダクタンスL
1或いはLrを直列接続したものを直列接続体と呼ぶこ
とにする。
第5図は第4図の主要部分に於ける信号の波形を表わす
タイミング・チャートであり、次に、この図を参照しつ
つ第4図に示した実施例の動作を説明する。
直流バイアス電流供給線sbから直流バイアス電流が供
給され、直流オフ・セント電流供給線S offには直
流オフ・セント電流が流れ、入力信号線Sinに入力パ
ルスが印加されていない状態にあるとすると、バイアス
電流は殆どジョセフソン素子Jgrに流れている。
前記状態に於いて、入力信号線Sinに対し、第5図(
a)に見られるようなパルスが入力されるとジョセフソ
ン素子Jgrは第5図(b)に見られるように零電圧状
態から有限電圧状態ヘスイソチする。この時、インダク
タンスLの阻止作用に依り、バイアス電流はジョセフソ
ン素子Jrが存在するブランチへ流れ、インダクタンス
Lrには第5図(C)に見られるようなワンショット・
パルスが得られるものである。
前記ブランチに流れたバイアス電流がジョセフソン素子
J rの臨界電流を越えるとジョセフソン素子、J r
もスイッチし、バイアス電流はジョセフソン素子、J 
rからインダクタンスLを介してジョセフソン素子、J
glへと流れる。
ここで、直流オフ・セント電流供給線S offに流れ
る直流オフ・セント電流は入力信号線Sinに流れる入
力パルスと逆向きである為、その入力パルスは打ち消さ
れ、従って、ジョセフソン素子Jglはスイッチしない
。
入力パルスが第5図(’a)に見られるように立ち下が
ると、直流オフ・セント電流の為、ジョセフソン素子J
EIがスイッチし、前記ジョセフソン素子Jy、rがス
イッチした時と同様、今度はインダクタンスL1に第5
図(e)に見られるようなワンショット・パルスが得ら
れるものである。
この後、バイアス電流はジョセフソン素子J g’rへ
転送されて初期状態に戻る。尚、第5図(f)にはイン
ダクタンスしに流れる電流の波形が示されている。
前記したところから明らかなように、本発明に依れば、
パルスの立ち一ヒがりと立ち下がりの各時点に対応して
ワンショット・パルスを発生させることができるからジ
ョセフソン集積回路に於けるタイミング・パルス発生回
路を容易に構成することができる。
例えば、ジョセフソン記憶回路は多数の電流フリップ・
フロップを使用して構成されるが、そのような記憶回路
を動作させるにはセット・リセットのタイミング信号が
必要である。その場合に本発明を適用すれば、外部から
印加する信号としては方形波のみで良く、その方形波の
立ち上がりでワンショット・パルスを発生して記憶回路
のセットを、また、立ち下がりで再びワンショット・パ
ルスを発生して記憶回路のリセットを行なうことができ
る。
尚、前記説明した実施例に於けるジョセフソン素子Jg
r、 Jgl、 Jr 、 Jlには単接合素子のみな
らす、長い接合を持つ素子、2接合或いは3接合の量子
干渉計(S Q U I D : Supercond
uctingQ uantum  Jnterfere
nce D evice )等を用いることができる。
然し乍ら、ジョセフソン素子Jr及びJlには動作の安
定性及び確実性等の点から単接合素子を使用することが
望ましい。また、回路動作の点から、ジョセフソン素子
Jgr及びJglの両端、或いは、インダクタンスに並
列にダンピング抵抗を挿入することが望ましい。
さて、前記実施例は入力パルスとして方形波、即ち、“
1”、“O゛の2値のレヘルを使用するものであり、こ
れは、前記したように記憶回路を駆動するのに好適なも
のであるが、論理回路を駆動するには、次に説明するよ
うに、ACクロック・パルス、即ち、“1”、“′0”
、“−1”の3値のレヘルを有する入力パルスを用いる
ことが好ましい。
第4図の回路に於けるジョセフソン素子Jgr及びJg
lとして2接合或いは3接合量子干渉針を用いるものと
する。
第6図は闇値特性を示す線図であり、入力パルス電流及
び直流オフ・セント電流を図示の如く選択する。
第7図は入力パルスの波形を示す線図であり、こればジ
ョセフソン論理回路で使用される電源クロ・7りそのも
のである。
第8図及び第9図はジョセフソン素子Jgl及びJgr
の闇値特性を表わす線図である。
第7図に見られる(1)の時刻にはジョセフソン素子J
gl及びJgrの動作点は第8図及び第9図に於ける■
の点である。時刻(2ンでは動作点が■に移動してジョ
セフソン素子Jgrがスイッチし、インダクタンスLr
にワンショット・パルスが発生すると同時にバイアス電
流がジョセフソン素子Jglに転送され動作点は■に移
動する。時刻(3)では動作点が■に移動し、インダク
タンスLlにワンショット・パルスが得られ、続いて動
作点は■に移動する。時刻(4)になると、動作点は■
′−〇−〇と移動し、再びインダクタンスLrにワンシ
ョット・パルスが得られる。時刻(5)になると、動作
点は■へと移動してインダクタンスLLにワンショット
・パルスが得られ、その後、初期状態、即ち、■の状態
へと戻る。
前記動作説明に於けるジョセフソン論理回路の電源クロ
ックとインダクタンスL l及び1、rに発生ずるワン
ショノ1〜・パルスの関係を図示すえと第10図に見ら
れる通りである。
図から判るように、正負前れのクロックに対しても同期
してワンショソ1−・パルスが1ηられている。従って
、ジョセフソン素子等で形成された電流フリップ・フロ
ップからなる回路に於いて、インダクタンスL rに得
られるワンショット・パルスをセット信号に、インダク
タンスL +に流れるワンショット・パルスをリセット
信号に使用することに依り、論理回路とタイミンクを採
ることが容易になる。
第11図は本発明の他の実施例を表わす要部回路図であ
り、第4図に関して説明した部分と同部分は同記号で指
示しである。
本実施例が第4図について説明した実施例と相違する点
は、直流バイアス電流供給線sbをインダクタンスLの
中点に接続し、且つ、接地もインダクタンスI、の中点
に接続したことである。
本実施例に於ける動作は第4図に見られる実施例と殆ど
変りない。
発明の効果 本発明に依れば、少なくとも1本の入力信号線を有する
ジョセフソン素子と、少なくとも2本の入力信号線を有
し且つその内少なくとも1本は前記ジョセフソン素子の
入力信号線と直列接続されスルなくとも1本はオフ・セ
ント電流を流すものであるジョセフソン素子と、それ等
ジョセフソン素子より小さい臨界電流を持つジョセフソ
ン素子及び抵抗及びインダクタンスが直列接続されてあ
り且つ前記入力信号線を有する各ジョセフソン素子にそ
れぞれ別個に並列接続さた二組の直列接続体と、前記入
力信号線を有する両ジョセフソン素子間を結び前記イン
ダクタンスの値より大きなそれを有するインダクタンス
と、該大きな値のインダクタンスと前記入力信号線を有
するジョセフソン素子の接続点の何れか一方に接続され
たバイアス電流供給線とを備えたことを特徴とする特許
ング・パルス発生回路が提供され、前記直列接続の入力
信号線に方形波或いはACクロック・パルス等の入力パ
ルスを印加することに依り、該入力パルスの立ぢ上がり
及び立ち下がりり何れの時点に於いても、また、パルス
の正負に拘わらず前記時点でワンショット・パルスを発
生させることができるので、例えば、ジョセフソン記憶
回路或いはジョセフソン論理回路を駆動する為のタイミ
ング・パルスとして使用して有効であり、また、パルス
のエツジ検出等にも通用して好結果が得られるものであ
り、更にまた、構成が簡単であるから容易に実施するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来例の要部回路図、第3図は第2
図に示した従来例で発生するパルスを表わす線図、第4
図は本発明一実施例を表わす要部回路図、第5図は第4
図に示した実施例の動作を説明する為の主要信号の波形
を表わす線図、第6図は闇値特性を示す線図、第7図は
入力ACクロック・パルスの波形を表わす線図、第8図
及び第9図は本発明一実施例の動作を説明する為の闇値
特性を示す線図、第10図は第7図乃至第8図に関して
説明した実施例に於ける入力ACクロックパルスと発生
させたワンショット・パルスとの関係を表わす線図、第
11図は本発明の他の一実施例を表わす要部回路図であ
る。 図に於いて、Jgl及びJgrはジョセフソン素子、J
l及びJrはジョセフソン素子、Jgl及びJgrの臨
界電流より小さいそれを有するジョセフソン素子、R1
及びRrは微少抵抗、Lはインダクタンス、Ll及びL
 rはインダクタンスしより充分小さい値を有するイン
ダクタンス、Sinは入力信号線、Q/nffは直流オ
フ・セント電流供給線、sbは直流バイアス電流供給線
である。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  工具 久五部 (外3名) 第7図 第8I2I 第9図 第10図 第 11  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも1本の入力信号線を有するジョセフソン素子
    と、少なくとも2本の入力信号線を有し叶つその内の少
    なくとも1本は前記ジョセフソン素子の入力信号線と直
    列接続されスルなくとも1本はオフ・セント電流を流す
    ものであるジョセフソン素子と、前記各ジョセフソン素
    子より小さい臨界電流を持つジョセフソン素子及び抵抗
    及びインダクタンスが直列接続されてなり且つ前記入力
    信号線を有する各ジョセフソン素子にそれぞれ別個に並
    列接続された二組の直列接続体と、前記入力信号線を有
    する両ジョセフノン素子間を結び前記インダクタンスの
    値より大きなそれを有するインダクタンス畠該大きな僅
    のインダクタンスと前記人力信号線を有するジョセフソ
    ン素子との接続体に接続されたバイアス電流供給線とを
    備えてなることを特徴とするタイミング・パルス発生回
    路。
JP57229253A 1982-12-29 1982-12-29 タイミング・パルス発生回路 Granted JPS59123310A (ja)

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JP57229253A JPS59123310A (ja) 1982-12-29 1982-12-29 タイミング・パルス発生回路

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JPH0342731B2 JPH0342731B2 (ja) 1991-06-28

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019190810A1 (en) * 2018-03-26 2019-10-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Superconducting integrated circuits with clock signals distributed via inductive coupling

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019190810A1 (en) * 2018-03-26 2019-10-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Superconducting integrated circuits with clock signals distributed via inductive coupling

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JPH0342731B2 (ja) 1991-06-28

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