JPS62102175A - 超電導回路 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はジョセフソンデバイスを用いた磁束計は当技術
分野では公知であり、ＳＱ！ＪＩＬ）磁束計に代表され
る。従来のＳ　Ｑ　ＩＪ　Ｉ　Ｄ磁束計は外界からの熱
雑音や信号の増幅に使う前置増幅器の雑音によりＳ　Ｑ
　Ｕ　１１’）が本来持つ感度を十分に活用できなかっ
た。この５ＱＵＩＤ磁束計の欠点を補い、更に高感度の
磁束計を実現するために、直流磁束パラメトロン（Ｄ　
ＣＦ　ｌｕｘ　Ｐ　ａｒａｍｅｔ、ｒｏｎ　；以下１’
）　ＣＦＰと呼ぶ）回路を使う方法が提案されている。

このＤＣＦＰ回路を使う磁束計は特願昭６０−１２２５
２６に詳細に記載されている。

ＤＣＦＰ回路は磁束に鋭敏で、高い回路利得を持ち、磁
束計の比較回路として優れた特性を持っている。しかし
Ｄ　ＣＦ）’回路の動作エネルギーは１、０−２’　Ｊ
極めて小さいため、ＤＣＦＰ回路の電流を検出する際に
検出回路に流す電流がトランス結合を介して該Ｄ　ＣＦ
　Ｐ回路に影響し、Ｄ　ＣＦＰ回路の保守する信号極性
を反転させる誤動作を起し、情報を破壊するおそれがあ
ることが分かった。

〔発明の目的〕

本発明の目的はＤＣＦＰ回等の回路の出力電流を該１）
　ＣＦＰ回路等の回路の情報を破壊すること無く検出す
るのに適した超電導回路を提供することにある。　　　
− 〔発明の概要〕 この目的を達成するために本発明では電流検出回路の影
響を相殺する為の回路を新たに付加するか、二つの電流
検出回路を差動に動作させて、該Ｄ　ＣＦＰ回路等の回
路への影響を無くす方法を採用する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。

第２図（ａ）は本発明で使う電流検出回路に使う磁束結
合層量子干渉素子を示す。この素子は２個のジョセフソ
ン接合１，２インダクタ３，４で超電導ループを構成し
ている。該超電導ループにはバイアス線５によりバイア
ス電流が供給される。

また該超電導ループの近傍には二つの制御線６゜７が設
己され、該制御線６，７に流れる電流により発生する磁
束は該超電導ループに鎖交し、該制御線の電流は磁束結
合層量子干渉素子の最大超電導電流を制御する。以降こ
の磁束結合層量子干渉素子を第２図（ｂ）のシンボル１
０で表わす。第３図は電流検出回路の動作原理を示す図
である。

電流検出回路の磁束結合層量子干渉素子１０では、第１
°の制御線６には被測定電流Ｉｓを、第２の制御線７に
は参照電流Ｉｒを流す。第２図には磁束結合層量子干渉
素子の閾値特性を示している。この図で磁束結合層量子
干渉素子のバイアス電流を１ｇに固定すれば、該磁束結
合層量子干渉素子を超電導状態から電圧状態にスイッチ
させるために必要な制御電流Ｉｆは一意的に決る。この
電流Ｉｆが第１．第２の制御線に流れる電流Ｉｓ。

Ｉｒの和であることは明らかである。従ってＩｒをスキ
ャンし、該磁束結合量子干渉回路がスイッチするの１ｒ
をサンプリングすればそれから■ｓの値を知ることがで
きる。このことから電流検出回路では参照電流Ｉｒから
被測電流Ｉｓの値を知るこが出来る。従来技術では、こ
の電流検出回路のバイアス電流１ピ、参照電流Ｉｒによ
り発生した磁束が制御線６に重畳され、これがＤＣＦ）
１回路に影響を与えた。

第１図は本発明の第１の実施例である。この実施例では
ジョセフソン接合１０１，１０２、励振インダクタ１０
３，１０４、励振線１０５、入力端子１０６、出力線１
０８からなるＤＣＦＰ回路の負荷インダクタとしてトラ
ンス１０９、電流検出回路１０の制御線６が接続されて
いる。電流検出回路の磁束結合量子干渉回路１０はパル
ス電流源２００より電流１ｇが供給され、その両端の電
圧は電圧計２０１でモニタされる。参照電流Ｉｒはスキ
ャン電流源３００′より供給される。この回路構成でキ
ャンセル電流Ｉｇ′をトランス１０９に配線１１０を介
してバイアス電流Ｉｇと参照電流１ｒに対して逆方向に
流せば、バイアス電流Ｉｇ参照電流１ｒにより制御線６
に重畳される磁束キャンセル電流Ｉｇ／で打ち消すこと
ができる。

キャンセル電流Ｉｇ′は電流Ｉｇ、Ｉｒとトランス１０
９の結合係数によりＱ適な電流値を選択することができ
る。

第４図は本発明による第２の実施例である。この実施例
では第１図の第１の実施例のトランス１０９に流れる電
流をバイアス電流１ｇと同じになるように、トランス１
０９と電流検出回路のバイアス線５を直列接続した形と
なっている。またトランス１０９で発生する磁束と電流
検出回路１０が発生する磁束が互いに打ち消し合う様に
電流の向きが反対になるよう接続されている。この構成
ではトランス１０９の結合係数を電流検出回路の結合係
数と同じにすることにより磁束を打ち消しあうことがで
きる。またこの実施例ではバイアス電流による磁束を打
ちけす事ができる回路構成であるが、障害となる磁束は
ほとんどこのバイアス電流から発生するため、この回路
構成で十分実用に供することができる。更に参照電流に
よる磁束を打ち消すためには第５図に示す様に、参照電
流による磁束をトランス１０９′により打ち消す構成と
すればよい事は明らかである。

第６図は本発明による第３の実施例である。この実施例
では二つの電流検出回路１０ａ、１０ｂをＤ　ＣＦ’　
Ｐ回路の負荷とし、該２個の電流検出回路のバイアス電
流Ｉｇ、参照電流１ｒの向きを互いに逆方向に流す様な
差動接続した構成になっている。この構成で該２個の電
流検出回路により発生した磁束は互いに打ち消し合うた
め、電流検出回路のＩ）　ＣＦ　Ｐ回路に与えるリアク
ションは皆無である。この場合２個の電流検出回路のう
ち一方だけが有効に電流検出として使われ、他方は使わ
れていない。第７図は第６図に示す実施例の変形で、２
個の電流検出回路に同じバイアス電流流すように、２個
のバイアス線５ａ、５ｂを直列に接続した構成となって
いる。この実施例では２個の電流検出回路は発生する磁
束が互いに逆方向になる様に、バイアス電流の方向を逆
向きにしである。

以上の説明は電流検出回路に２接合磁束結合形量子干？
＄索子を使った例で説明したが、発明の原理から２接合
以上の磁束結合形素子を使って本発明を実施できるり１
は明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、極めて微弱なエネルギーで動作するＤ
ＣＦ’Ｐｌ！ｌ！回路の信号を検出回路の影響を除外し
た形で取りだすことができる。このため微小な信号を安
定した形で検出するＩＪＧができ、Ｄ　ＣＦ　Ｐ回路の
測定精度、さらには測定速度を大幅に向上させるルがで
き、ひいては高感度、高精度の磁束計を提供するのに役
立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の実施例、第２図は本発明の
電流検出口に使う磁束結合形素子とそのシンボル、第３
図は電流検出回路の動作原理図、第４図は本発明の第２
の実施例、第５図は第４回の実施例の変形例、第６＠は
本発明の第３の実施例、第７図は第６図の実施例の変形
例である。 １．２・°゛ジヨセフソン接合３，４・・・インダクタ
、５・・・バイアス線、６，７・・・制御線、１０・・
・磁束結合層量子干渉素子のシンボル、 １０１．１０２・・・ジョセフソン接合。 １０３．１０４・・・励振インダクタ、１０５・・・励
振線、１０６・・・入力端子、１０８・・・出力線、１
０９・・・トランス、１１Ｏ・・・配線、２００・・・
パルス電流源、２０１・・・電圧計、３００・・・スキ
ャン電流源。 代理人　ア□ヤ４１，１１カ烏、］ ’ｆ、　／国 茗２図 葛３圀 躬４図 ノｔ〜≦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電流信号を信号線に出力する第１の超電導回路と、
   該信号線に接続され、該信号電流に応答する磁束結合形
   素子を含む第２の超伝導回路からなる超電導回路におい
   て、該磁束結合素子に流す動作電流により該信号線に重
   畳して発生される磁束を打ち消す磁束を該信号線に重畳
   させる手段を有する超電導回路。 ２、特許請求項目第１項の超電導回路において、該磁束
   重畳手段は、該磁束結合形素子に流す該動作電流に対応
   する値の電流を流すための、該信号線に磁気結合された
   トランス結合素子からなることを特徴とする超電導回路
   。 ３、特許請求項目第１項の超伝導回路において、該磁束
   重畳手段は、該信号線に接続され、該磁束結合形素子と
   同一構造を有し、該動作電流と逆の方向の動作電流が流
   される他の磁束結合形素子からなることを特徴とする超
   電導回路。 ４、特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかの超電
   導回路において、該第１の超電導回路は、直流磁束パラ
   メトロン回路であることを特徴とする超電導回路。 ５、特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかの超電
   導回路において、該第２の超電導回路は該信号電流の大
   きさに依存して該動作電流の大きさを制御する手段を有
   する超電導回路。