JPS6024730A - ジヨセフソンデバイスを用いたダウンエツジ検出回路 - Google Patents

ジヨセフソンデバイスを用いたダウンエツジ検出回路

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JPS6024730A
JPS6024730A JP58131080A JP13108083A JPS6024730A JP S6024730 A JPS6024730 A JP S6024730A JP 58131080 A JP58131080 A JP 58131080A JP 13108083 A JP13108083 A JP 13108083A JP S6024730 A JPS6024730 A JP S6024730A
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JP
Japan
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current
circuit
resistance
resistor
transformer
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JP58131080A
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English (en)
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Yoshifusa Wada
和田 容房
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/153Arrangements in which a pulse is delivered at the instant when a predetermined characteristic of an input signal is present or at a fixed time interval after this instant
    • H03K5/1534Transition or edge detectors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/195Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using superconductive devices
    • H03K19/1954Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using superconductive devices with injection of the control current
    • H03K19/1956Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using superconductive devices with injection of the control current using an inductorless circuit

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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】 本発明はジSセフソンデバイスを用いた論理回路、特に
入力電流の立下りを検出するラッチ回路で、ダウンエツ
ジ検出回路として知られている回路に°関するものであ
る。
これまでジ胃セフンンデバイスを用いた論理回路として
インダクタンス結合を利用した種々の論理回路や、電流
注入によりスイッチする種々の論理回路が提案されてき
た。しかし、ジ6セフソンデバイスを用いた論理回路は
、電流で回路のスイッチの断、続を制御する電流制御形
の回路であるため、否定回路を構成するのが離しいとい
う難点がある。従って入力電流の立下りを検出して結果
を貯えるラッチ回路(以下ダウンエツジ検出回路と称す
る)は、マスクスレーブ論理回路やジ側セフソン記憶装
置の信号検出回路(S、M、Faris+W、 H,H
enke I s、 E、んVilsamakis a
nd H,H。
Zappe、 j、BM J、 Res、 Devel
op、+ Vol 、24r Na2゜PP、 143
−PP、 154. March 1980)に必須と
なる。
従来、このような信号電流の立下りを検出してスイッチ
するダウンエツジ検出回路として、2接合量子干渉計の
しきい値特性の特徴を利用したJHD回路(S、 M、
 Faris and A4Davidson。
IEEE Trans、Niag、、Vol、MAG−
15、NL]、、PP 416−419. Jan、1
979 )や、トランスと電流注入形量子干渉計を組合
せた回路や、非対称な閾値を持つ量子干渉計を2段接続
して構成したダウン−エツジトリ力・ワンシeット回路
(黒沢格、八木昭彦、早用尚夫、第43回応用物理学会
学術崎演会購演予稿集% 28P ’[J 10.PP
、273.1982)等が知られている。しかし、従来
のこれらのダウンエツジ検出回路は、インダクタンス結
合によりスイッチする磁界結合形貸子干渉組もしくは、
インダクタンスとジ嘗セフソンデバイスとから構成され
電流の注入によりスイッチする電流注入形立子干渉計を
ラッチ回路として用いるので、入力端子から児た負荷が
インダクタンスとなるため高速動作が離しいという欠点
と、ラッチ回路で信号振幅のゲインが十分取れる様にす
るために、量子干渉計のインダクタンスを小さくするこ
とができないので1マスクパターン上でのインダクタン
ス部の面積が大きくなり、回路の1%集積化が鵡しい欠
点があった。
一方高速動作と高集積化が可能なジ1セフソン回路とし
て、抵抗とジョセフソンデバイスと抵抗とで回路を構成
して、抵抗結合形回路が知られている。
本発明の目的は、前述した従来のダウンエラえ一本発明
によれば、互いに畜1磁気的に結合した1次巻線と2次
巻線とを有する変成器手段と、前記2次巻線に直列に接
続されたジ四セフンンデバイスを介して接続された抵抗
とジ、セフンンデバイスから構成される抵抗結合形論理
和回路と、前記ジョセフソンデバイスに並列に接続され
た抵抗とから成り、前記1次巻線に流れる電流が零に減
少する時に前記抵抗結合形論理第1回路の状態が変化ン
エッジ検出回路が得られる0 1目ゝ\jut’以下図
面を参照して本発明のさらに詳細な説明を行なう。
第1図は1従米から知られている電流注入形量子干渉計
を用いたダウンエツジ検出回路として、ジ璽セフンン記
憶装置のセンスバスに用いられているダウンエツジ検出
回路を示したものである。
第1図の回路は、ジ璽セフソンデバイスli、12とイ
ンダクタンス13.14とで構成される電流注入形怠子
干渉計15と、1次巻線と2次巻線を持つ変成器16と
、変成器16の2次巻線の一方の端子に互いに直列に接
続されたジ5セフンンデバイス17と抵抗18と、変成
器16の2次巻線の他方の端子に直接接続されジnセフ
ソンデバイス17と変成器16とで閉回路を構成する様
に配置された抵抗19とで構成されている。変成器16
の1次巻線は端子2i、22を通してセンス線に接b】
され、端子部、24とから電流注入形に子干渉計15に
バイアス′縫流が供給される。以上の説明から明らかな
様に、従来の量子干渉計を用(たダウンエツジ検出回路
は、インダクタンス13. 14を必要とするため高速
動作が難しく、かつインダクタンス部があるため高集積
化が難しる抵抗結合形論理和回路102と、変成器手段
101の2次巻線と抵抗結合形論理和回路j02の入力
端子との間に直列に接続されたジ・セフソンデバイス1
03と、ジにセフンンデバイス103に並列に接続され
た抵抗IQ4とで構成される。
入力信号は端子105.106に加えられ、変成器手段
101の1次巻線を伺勢する。抵抗結合形論理利回路1
02は、従来から知られているRCJLinQ理和回路
(J、5one+ T、 Yoshida and )
L Abe。
Appl 、Phys、 Lett、、 Vol、40
. Nα8.PP、741−744、1982)や公知
のJAW8論理和回路(T、 A。
Fulton、 S、S、 PeIand L+N、 
Dunklet+erger+Appl、 Phys、
 Lett、、 Vol、3.4. N[L 10. 
PP、 709−PP。
711. 1979 )等の抵抗結合形論理和回路で構
成され、端子107,108からバイアス電流の供給を
受け、端子109,110へ出力信号を送り出す。
ジョセフソンデバイス103は、変成器手段101の1
次巻線を流れる入力信号の電流が、矢印121方向に向
って零から増大する時に、2次巻線に矢印122方向に
誘起される2次電流のジηセフソンデバイス103を流
れる分枝電流が閾値に達した時点で抵抗状態ヘスイッチ
し、変成器手段101の2次巻線の電流を減衰させ、続
いて入力信号電流が規定値又は最大値から零に減少する
時には抵抗零状態にスイッチしてその状態を保持して抵
抗結合形論理和回路102をスイッチさせる非線形抵抗
として働く。ここで抵抗104は1前述した、イ“ −
0 、、’−1抗、104は、主にジ■セフソンデバイスl
o3の′抵抗状態における等価容量に対するダンピング
抵抗として作用し、併せて変成器手我101の2次巻線
のインダクタンスに対するダンピング抵抗としても作用
する。なお、抵抗結せ形=321!和回路102は〜必
要により第3.第4のノくイアス端子が付加され負のバ
イアス電流等が供給されても良い。
の実施例で、第2図の回路素子と同一の素子は同じ番号
で示してあり同じ機能を持つ。第1の実施例では、抵抗
結合形論理和回路として、3個のジョセフソンデバイス
202〜204と抵抗205〜2θ8とから構成される
3接合RCJL論理オロ回路2Q1を用いている。
第1の実施例におけるダウンエツジ検出の動作は以下の
様にして行なわれる。先ず入力(g号が加わる前に、 
RCJL論理和回路201は、端子107かとダウンエ
ツジ検出回路の各素子の値を考慮して設定される。次に
端子105,106に加えられる入力信号の電流が零か
ら矢印121方向に増大すると、変成器手段101の2
次巻線に矢印122方向に2次電流が誘起される。この
2次電流は、RCJL論理和回路201のスイッチング
ゲートであるジ厘セフソンデバイス203,204をバ
イアス電流とは逆向きに流れるので、ジ「セフソンデバ
イス203,204はスイッチせず、従って几CJL論
理利回路もスイッチしない。一方、ジョセフソンデバイ
ス103の臨界電流値は、ジ買セフソンデバイス103
を流れる2次電流の分枝電流の最大値より小さい値に設
定されているので、2次電流の立上りの途中でジョセフ
ソンデバイス103は抵抗状態ヘスイッチし、2次電流
を変成器手段101の2次巻線のインダクタンスとジョ
セフソンデバイス103の抵抗状態での等価容量とダイ
ビング抵抗104とでほぼ規定される時定数で零に減衰
させる。変成器手段101 (7) 2次電流がほぼ零
に減衰した後、入力信号の電流を減少させると、変成器
手段101の2次巻線には矢印122=103を抵抗零
状態ヘリセットさせる。この時σ)−2次電流f、i:
、 RCJL論理和回路20】のスイッチングゲートで
あるジョセフソンデバイス203゜・、♀04 を′“
イア′柘・泥と同一方向1ζ流0る・ジ菅セフソンデバ
イス203,204の臨界電流値け、バイアス電流と2
次電流の最大値との和より小さく設定されているので、
2次電流がさらに増大して最大値に達する以前にジ目セ
フソンデバイス203、 204 は抵抗状態ヘスイツ
チする。即ちRCJL論理和回路201は、入力信号電
流の立下り時に誘起される2次電流で抵抗状態ヘスイツ
チする様に設計される。ジ■セフソンデバイス203.
204が抵抗状態ヘスイツチすると、絖いてジ冒セフソ
ンデバイス202が抵抗状態ヘスイツチし出力9を一子
109,110 に出力Kr1号が現われる。
ジョセフソンデバイス202〜20.4がスイッチした
後、変成器手段101の2次′ら流は、抵抗205とク
ンピング抵抗104の回路板とでほぼ決まる時定数で零
に減衰される。
ここで出力信号は、場合により端子107,108から
取り出すことも可能゛Cある。
なお、このダウンエツジ検出回路のリセットは、ジ]セ
フソンテバイスを用いた回路で公知の手段即ちバイアス
電流を零にする手段によって同様に行なわれる。一方、
変成器手段10.2の2次4線トシ囃セフソンデバイス
103.2θ2.203とて形成される閉ループへ初期
的にトラップさJる磁束はS論理和回路201を一度ス
イッチさせる初期リセット動作を行うことにより除くこ
とができる・この初期リセット動作は〜疑似入力信号を
端子105・ 106に加えるか、又は十分大きいバイ
アス電流を端子107,108に加えることによって行
える。
以上の説明において、入力信号電流の立上り時にジ河セ
フソンデバイス103がジ画セフソンデバイス202よ
り先にスイッチするとして説明したが、逆に入力信号電
流の立上り時にジ四セフソ7デバイス202が先にスイ
ッチしても前述と同様の結果が得られる。ジWセフソン
デバイス202が先にスイッチする場合に1才、変成器
手段lotの2次巻線の矢印122方向の2次電流は、
ジ1セフソンデバイス103とダンピング抵抗104と
の並列回路と、抵抗205との直列回路で決まる時定数
で零に減衰する。続いて、入力信号電流302.303
 と抵抗304と第3のバイアス端子305とで構成さ
れる。JAWS論理利回路301を用いたダウンエツジ
検出回路の第2の実施例の動作は、第1の実施例と全く
同様にして行なわれる。即ち、入力信号電流の立上り時
に、変成器手段101の2次巻線に誘起される矢印12
2方向の2次電流は、JAW8論理和回路301のスイ
ッチングケートであるジぽセフソンデバイス303をバ
イアス電流と逆方向に流れるのでJAWS論理和回路3
01をスイッチさせない。続いて、入力信号電流の立下
り時に変成器手段101の2次巻線に誘起される2次電
流は、矢印122方向と逆方向になりジ式セフソンデバ
イス303をバイアス電流と同一方向に流れ、2次電流
とバイアス電流との和がジ画セフソンデバイス303の
閾値に達した時点でジ菖セフソンデバイス303を抵抗
1態ヘスイツチさせる。ジーセフソンデバイスーへ出力
信号を送り出す。入力信号電流の信号の立上り時及び立
下り時におけるジぎセフソンデバイス103と変成器手
段101の動作、及び回路のリセット動作とトラップさ
れた磁束の除去は、第論理和回路と変成器手段とを組合
せ、1次巻線の信号電流の立上り時に2次巻線側に誘起
される2次電流の方向を抵抗結合形論理和回路のバイア
ス電流と逆向きにして抵抗結合形論理和回路を2次電流
に不感応とし、かつジ璽セフソンデバイスで構成される
非線形な抵抗を挿入ッて2次電流を減衰させることによ
り、続いて信号電流が立下る時に2次巻線側に信号電流
の立上り時と逆向きの2次電流が流れる様にし、この逆
向きの2次電流を抵抗結合形論理和回路のバイアス電流
に加算して抵抗結合形論理和回路をスイッチさせて信号
電流のダウンエツジを検出すること、及びジーセフソン
デバイスが抵抗状態にある時の等価容量と変成器手段の
2次巻線のインダクタンスとに対するダンピング抵抗を
ジョセフソンデバイスに並列に接続し、2次巻線の′電
流の減衰時の不必要な振動を軽諷して電流の減衰の高速
化を計ること、及び抵抗結合形論理和回路を用いて回路
の高速動作と高R,Gheewa la and A−
Mukherjee;“Josephsondirec
t coupled logic (DCL)+ IH
DM 1979Tech、 Dig、、 PP、 48
2(1979))や4JL回路(S。
Takada、 8.Kosaka、 and H,H
ayakawa ; ’Curr −ent Inje
ction Logic Gate with Fou
r Jose −phson Junctions+ 
” Japan、J、Appl、Phys。
5upp1.19−1. PP、607(1980)等
ノ公知の抵抗結合形論理和回路を用いた他の実施例をも
含むもので、これらの場合においても、第1及び第2の
実施例と同様に本発明の高速動作と高集積化の目的が達
成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来から知られているダウンエツジ検出回路
の一例として電流注入形量子干渉計を用いた記憶装置の
センスバスの一部を示したもの、・・・・・・インダク
タンス、15・・・・・・黛子十渉計、16=・・・変
、成器、18.、19・・・・・・抵抗、21.22・
・・・・・信号入力p高子、23.24・・・・・・バ
イアス端子兼出力端子、101・・・・・・変成器手段
、102・・・・・・抵抗結合形論理和回路、103・
・・・・・非線形抵抗用ジョセフソンデバイス、104
・・・・・・ダンビ/グ抵抗、105.106 ・・パ
°゛信号入力端子N 107.108・・・・・・バイ
アス端子、109.110・・・・・・出力端子、】2
1・・パパ変成器手段の1次巻線の電流の方向、122
・・・・・・変成器手段の2次巻線の電流の方向、20
1・・・・・・几CJL論゛;、゛ 、〒和回路、202,203,204・・・・・・論理
和回路を構成するジ履セフソンデノ〈イス、205,2
06゜207.208・・・・・・論理和回路を構成す
る抵抗島301・・・・・・JAWS論理和回路、30
2,303 =°°”論理和回路を構成するジ言セフソ
ンデノイイス、304・・・−・・論理和回路を構成す
る抵抗、305°゛。 第3のバイアス端子。 矛 1 図 29 73[i8 01 才 lJ、図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 互いに電磁気的に結合した1次巻線と2次巻線とを有す
    る変成器手段と、前記2次巻線に直列に接続されたジ四
    セフソンデバイスを介して接続された抵抗とジWセフソ
    ンデバイスから構成される抵抗結合形論理和回路と、前
    記2次巻線に直列に接続されたジ画セフソンデバイスに
    並列に接続された抵抗とから成り、前記1次巻線に流れ
    る電流
JP58131080A 1983-07-20 1983-07-20 ジヨセフソンデバイスを用いたダウンエツジ検出回路 Pending JPS6024730A (ja)

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