JPS6234413A - ジヨセフソンマスタ−フリツプフロツプ - Google Patents

ジヨセフソンマスタ−フリツプフロツプ

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JPS6234413A
JPS6234413A JP60172517A JP17251785A JPS6234413A JP S6234413 A JPS6234413 A JP S6234413A JP 60172517 A JP60172517 A JP 60172517A JP 17251785 A JP17251785 A JP 17251785A JP S6234413 A JPS6234413 A JP S6234413A
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Japan
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write
gate
flop
josephson
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Yuji Hatano
雄治 波多野
Hideaki Nakane
中根 英章
Kunio Yamashita
山下 邦男
Yutaka Harada
豊 原田
Ushio Kawabe
川辺 潮
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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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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】 〔発明の利用分野〕 本発明はジョセフソンマスターフリップフロップに係り
、特にAC駆動ジョセフソンLSiに適用して好適な動
作マージンの広いジョセフソンマスタースリップフロッ
プに関する。
〔発明の背景〕
AC駆動ジョセフソン論理回路で用いられるフリップフ
ロップの代表的なものが例えば、「アイイーイーイージ
ャーナルオブエスエスシーボルエスシー−17ナンバー
シックス (I  E  E  E 、   J ournal、
  of  gloid  5tate  circu
its。
Vol、SC17,No、6)  1982年12月」
に報じられている。
同文献Fig、2に記載されているマスターフリップフ
ロップの構造をlB1B1転輪転載、同図で101.1
02はORゲート、103は2人力ANDゲート、10
4は書込ゲートである。
111は書込イネーブル人力Nw)、112はデータ入
力(ID)、113はAC電源(VAC)。
114は書込ゲートへの駆動入力(I cl)、121
は負荷抵抗、122,123は結合抵抗、124゜12
5は給電抵抗(RP)、107は永久電流115(It
、)が蓄積されるストレージループである。■、はマス
ターフリップフロップの出力電流としての意味を持つ。
書込ゲート104に並列に配せられた抵抗126はダン
ピング抵抗である。
書込ゲート104の臨界電流工。は書込イネーブル入力
Iwの関数Im(IW)として同文献のFig、6 (
b)に示されている。これを第2図に転載する。ストレ
ージループに゛1′書込を行う場合、駆動電流工、の全
てがILに転送されるわけではなく、若干量が書込ゲー
ト104のゲート電流として残留する。この残留量は定
常的には量子化されており、I□(IW)以下の値であ
る。
ストレージループ107に′l′書込を行う場合書込イ
ネーブル入力■7は閾値時性の谷間(第2図201の領
域)に設定するので書込ゲート104の残留ゲート電流
は同図I FLOOR(=谷間の高さ)以下の値となる
。すなわち、゛1′書込時のストレージループ出力IL
1はIL1=(I a  I FLOOR)以下Id以
下の不定の値、となる。一方、 ′0′書込時にはI 
FLOOR以下の値がストレージループに残留するので
、 ′0・書込時のストレージループ出力ILOは I L O=I FLOOR以下の不定の値となる。
すなわち#OJ、11′の出力振幅差を拡げるには閾値
曲線のI FLOORを小さくとらなくてはならない。
I vrbooR/ I m (0)の比を小さくする
には書込ゲート102のLIm積を小さくとらなくては
ならない、しかし入力電流工、に対する感度の点からし
にも下限がある。このためI FLOORを小さくする
にも限度がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は0′ レベルの出力電流値が従来よりも
小さくなるような構造のストレージループを提供し、も
ってフリッププロップ全体の動作の安定性を強化するこ
とにある。
〔発明の概要〕
従来はストレージループの中には1つの書込ゲートしか
含まれていなかった。すなわち1つのジョセフソンデバ
イスとインダクタンスでストレージループが構成されて
いた。そしてこの唯一の書込ゲートには駆動人カニ、と
書込イネーブル入カニ、が与えられており、駆動入力1
.iと書込イネーブルエ、がオン状態の時にストレージ
ループに1′が書込まれ、駆動人力Idがオフで書込イ
ネーブル■ッがオンの時に0′が書込れていた。
本発明ではストレージループの中に2つの書込ゲートが
含まれる。すなわち2つのジョセフソンデバイスとイン
ダクタンスでストレージループが構成されている。2つ
目の書込ゲートへの駆動入力、書込イネーブル入力を1
つ目の書込みゲートのものと区別するために夫々Id’
tI%%7′とすると、I d+  I we  I 
cl’ p  I w’の全てがオン状態になる時にス
トレージループに0′ が書込まれ、一方の駆動入カニ
4.書込イネーブルエいはオンであるが、他方の駆動入
カニ、′、書込イネーブルIW′はオフである時に1′
が書込れるようにするものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明の詳細な説明する。第3図は本発明に係るス
トレージループとその周辺の書込ゲート駆動電流、書込
イネーブル入力発生回路までを含めたマスターフリップ
フロップの構成を示す。
同図でORゲート301〜305および書込ゲート30
6,307は第4図(b)にその構造を示すような3接
合ジョセフソン磁気量子干渉計のORゲートである。第
4図(b)において401・は分流抵抗、402,40
3はインダクタンス、404はダンピング抵抗、405
〜407はジョセフソン接合である。402と403は
磁気的に相互に結合している。なお書込ゲート306゜
307ではORゲート301〜305に比シテインダク
タンス403のインダクタンス値が概ね1/2に設定さ
れる。第4図(a)は5第4図(b)の3接合ジョセフ
ソン磁気量子干渉計を符号で示したもので、端子番号a
−eが、第4図(b)の端子金Jifa−eに対応して
いる。第3図’t’312゜313は第5図(b)に構
造を示す抵抗接合型のANDゲートである。同図で50
1,502は抵抗、503,504はジョセフソン接合
である。
第5図(a)は、第5図(b)のANDゲートを符号で
示したもので、端子番号a −cが、第5図(b)の端
子番号a−cに対応している。再び第3図で321,3
22はデバイス間の結合抵抗、323は負荷抵抗、32
4はダンピング抵抗である。2つの書込ゲート306.
307は基準電圧端(第4図(b)におけるb端子)が
接合され、夫々の出力端(第4図(b)におけるe端子
)とインダクタンス331とを接続して形成した超電導
ループがストレージループとよばれる部分であり、ここ
にAC@源サイすル間で保持されるべきデータが永久電
流ILの形で蓄えられる。ORゲート301は書込ゲー
ト306の入力端(第4図(b)のc、d端子)に書込
イネーブル入力I w ic 1を与える。ORゲート
302,303およびANDゲート311は書込ゲート
307に書込イネーブル入力I w E 2を与える。
I w E□が発生すると同時にORゲート304がス
イッチし、ORゲート304の出力がANDゲート31
2で増幅されて書込ゲート306の電源端子(W54図
(b)のa端子)への駆動入力I01がオンになる。
一方、IwE2が発生すると同時にORゲート305が
スイッチし、ORゲート305の出力がANDゲート3
13で増幅され書込ゲート307の駆動入力I。2がオ
ンになる。ストレージループへの書込動作の基本的な入
力順序を以下に述べる。まず1′ を書込む場合、書込
ゲート306に駆動人力IG工をオンにした状態で書込
イネーブル入力IwlE工をオンにする。書込イネーブ
ル307に対しては駆動人力■。2.書込イネーブルI
 w 2ともオフにする。こうするとインダクタンス3
31にはほぼI o l −I FLOOR(I PL
OORは第2図参照)の値が書込まれ、電源電圧v8を
取去ってもこの値は保存される。次にt O′  を書
込む場合駆動入力IGl*IG2杏込イネーブルI W
 E□、Iwg2の全てをオンにする。こうすると書込
ゲート306,307は同じバイアス状態におかれイン
ダクタンス331には電流が流れない。この状態はAC
電源v8を取り去っても持続する。駆動人力I。!+I
O!および書込入力I W icmpIwxaはタイミ
ング信号Iw及び前段からのデータ入力(補信号)■。
からORゲート301〜305、ANDゲート311〜
313を用いて生成される。タイミング信号工いはAC
電源の全てのサイクルにおいて、電源電圧vElの立上
り後一定時間の遅延を経てオンになる。この遅延はスト
レージループのデータをスレーブフリップフロップが読
み出すための時間である。タイミング信号Iwが発生す
ると直ちにI w E□とIolが発生する。さらに当
該サイクルにおいてデータ入力ICがオンになるとAN
D回路311がオン状態になり書込入力I W icm
と駆動入力IG2が発生する。データ入力ICがオンに
ならなければ書込入力I W E 2と駆動入力IO2
はオフのままである。すなわちデータ人力I0がオフの
時には書込ゲート306のみがスイッチしストレージル
ープに117 書込がなされる。データ入力ICがオン
の時には書込ゲート306,307の両方がスイッチし
′0′書込がなされる。書込れたデータはACf!!源
VBが取除かれても保存される。
すなわち、本発明の本質的に他と異なる部分は第2の書
込ゲート307の存在である。第3図で破線で囲んだ部
分(ORゲート302,303゜305、ANDゲー)
−313,書込ゲート307、抵抗320,321,3
22を含む)は書込ゲート307に伴い派生的に新設さ
れたものであり、第3図に記した以外の構成法も可能で
ある。第6図には第3図の回路の動作のシミュレーショ
ン結果を示す、ACC電源、の3つのサイクルにおいて
I C=’O’ s  ’1’ *  ’O’でありそ
れに対応してストレージループ出カニ、はlIp、go
″。
1′ に変化している。そして、その値はAC電源vs
の切替り部分の時間帯でも正常に継続している。
下表は、本シュミレーションに用いた素子の値を示すも
のである。
第7図にはこのようなマスターフリップフロップをスレ
ーブブリッププロップと組合せて用いる結合法を示す。
同図において701は本発明によるところのマスターブ
リッププロップであり、702はその出力部のストレー
ジループである。
703はスレーブフリップフロップである。スレーブプ
リッププロップはACI!源の立上りの部分でストレー
ジループのデータを読出し、その内容に応じてT (X
)またはC(補)の出力を発生する回路で、前述の文献
に詳細な記載がある。
704は2人力ORゲートでスレーブフリップフロップ
の出力データが確定した時点で701にタイミング信号
Iwを送出する役割を有するものである。705,70
6はブリップフロップ間に存在する一般の組合せ回路網
である。本回路網705の出力の一部が701へのIC
入力となる。
〔発明の効果〕
以上説明したごとく本発明によれば′0′ レベルの出
力電流値が非常に小さいマスターフリッププロップを提
供でき、もってスレーブフリップフロップでの読出しマ
ージンを広げることができ、フリップフロップ全体の動
作マージンを広げることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はストレージループの構造の概略を示す図、f!
52図は書込ゲートの閾値曲線を示す図、第3図は本発
明によるマスターフリップフロップの実施例を示す図、
第4図Ca)は3接合磁気量子干渉型回路の符号を示す
図、第41m1 (b)は3接合磁気量干渉型回路の構
成を示す図、第5図(、)は抵抗接合型ANDゲートの
符号を示す図、第5図(b)はそのANDゲートの構成
を示す図、f!56図はマスターフリップフロップでの
動作シミュレーション結果を示す図、第7図はマスター
フリップフロップのスレーブフリップフロップとの結合
の方法を示す説明図である。 符号の説明 301〜307・・・ジョセフソン3接合磁気量子干渉
計、312,313・・・抵抗結合型ANDゲート、3
21〜324・・・抵抗、331・・・インダクタンス

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、夫々の基準電圧端が接続された2つのジョセフソン
    デバイスと、 該2つのジョセフソンデバイスの夫々の出力端に、第1
    、第2の端子が接続された負荷インダクタンスと、 書込イネーブル信号が与えられたときに、一方のジョセ
    フソンデバイスの電源端子に駆動電流を与え、かつその
    入力端子に書込電流を与える手段と、 書込イネーブル信号が与えられたときに、入力信号に基
    き、他方のジョセフソンデバイスの電源端子に駆動電流
    を与え、かつその入力端子に書込電流を与えることを禁
    止又は許可する手段とを有し、 該2つのジョセフソンデバイスと該負荷インダクタンス
    により構成される超電導ループに、入力信号に応じた電
    流を保持するジョセフソンマスターフリップフロップ。
JP60172517A 1985-08-07 1985-08-07 ジヨセフソンマスタ−フリツプフロツプ Granted JPS6234413A (ja)

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US20070221265A1 (en) 2006-03-22 2007-09-27 Sion Power Corporation Rechargeable lithium/water, lithium/air batteries
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