Криоэлектронный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H03M1/12 

Изобретение относится к вычисли- ,тельной и измерительной технике и может быть использовано для аналого- цифрового преобразования тока или напряжения.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг.I представлена функциональзапоминающее устройство 11, адресные входы которого подсоединены к выходам сумматора, а информационные m выходов подсоединены к входам накопителя 12, имеющего m цифровых выходов схемы. Для осуществления операции занесения информации в блок, последний

ная схема устройства; на фиг.2 - гра- ю содержит дополнительно п других адфик, поясняющий работу устройства; на фиг.З - функциональная схема устройства коррекции аналого-цифрового преобразователя (АЦП); на фиг.А - топологическая структура выполнения компаратора.

Устройство содержит 2 криозлект- ронных компараторов 1, шину 2 питания, шину 3 ввода аналогового сигнала, последовательно соединенные рекатузистор сопротивления R и шек 5 индуктивности L, 2 катушек 6 индуктивности L, шину 7 тока смещения, причем компаратор 1 выполнен на резисторе 8 сопротивлением R к и одиночном джозефсоновском контакте (ДК) 9.

Устройство работает следующим образом.

Ток 1 в катушках индуктивности тока смещения задает рабочую точку компараторов 1 на наклонной части их управляющих характеристик. При подаче тока питания 1а в компараторы в зависимости от величины тока Ig в шине 3 ввода аналогового сигнала переключается некоторое число джозефсо- новских контактов 9 из состояния О в состояние 1, При изменении входного аналогового тока количество переключенных контактов меняется из-за разброса их критических токов, определяемого технологическим разбросом на параметры элементов устройства при изготовлении (фиг.2).

Распределение плотности вероятности критического тока 2 компараторов задает диапазон входного аналогового сигнала (1,акс «их ) Так как характеристика преобразования, т.е. зависимость количества единиц от входного аналогового сигнала, в таком устройстве нелинейна, то потребуется цифровая коррекция, осуществить которую достаточно лишь один раЗ.

Возможный вариант схемы устройства цифровой коррекции (фиг.З) содержит сумматор 10 единиц с числом входов 2, где п - число двоичных разряресных и га других информационных входов.

Подобная цифровая коррекция зффек- тивна лишь для единичного кода, обла15 дающего структурной избыточностью. В качестве порогового элемента компараторов в устройстве используются одиночные джозефсоновские контакты.

20 Согласно топологической структуре компаратора на джозефсоновском контакте он содержит (фиг.4) нижний электрод 13 из ниобия, резистивный слой 14 (молибден), верхний электрод

25 15 (ниобий), шину 16 входного сигнала (свинец), шину I7 смещения (свинец), область 18 туннельного перехода (заштрихована),

Индуктивная связь между шинами 16

30 и 17 с джозефсоновским элементом

обеспечивается за счет проникновения магнитного поля в область джозефсо- новского туннельного контакта. Магнитное поле соответствует токам в

35 шинах ввода аналогового сигнала и смещения.

Использование в компараторах одиночного ДК уменьшает длительность строб-импульса тока питания и обеспе40 чивает частоту выборки fg до 20 Гц и апертурное время менее 3 пс.

В сравнении с известным устройством, использующим сквиды (апертурное время пс) с ограничением на fg

45 2ГГц, частота выборки предлагаемого устройства выше в 10 раз.

Формула изобретения

50

Криоэлектронный аналого-цифровой преобразователь, содержащий 2 крио- электронных компараторов, входы питания которых объединены и являются шиной питания, а выходы являются вы- 55 ходной шиной преобразователя, цепочку из последовательно соединенных резистора и 2 катушек индуктивности вход которой является входной шиной преобразуемого сигнала, а выход подзапоминающее устройство 11, адресные входы которого подсоединены к выходам сумматора, а информационные m выходов подсоединены к входам накопителя 12, имеющего m цифровых выходов схемы. Для осуществления операции занесения информации в блок, последний

содержит дополнительно п других адресных и га других информационных входов.

Подобная цифровая коррекция зффек- тивна лишь для единичного кода, обладающего структурной избыточностью. В качестве порогового элемента компараторов в устройстве используются одиночные джозефсоновские контакты.

Согласно топологической структуре компаратора на джозефсоновском контакте он содержит (фиг.4) нижний электрод 13 из ниобия, резистивный слой 14 (молибден), верхний электрод

15 (ниобий), шину 16 входного сигнала (свинец), шину I7 смещения (свинец), область 18 туннельного перехода (заштрихована),

Индуктивная связь между шинами 16

и 17 с джозефсоновским элементом

обеспечивается за счет проникновения магнитного поля в область джозефсо- новского туннельного контакта. Магнитное поле соответствует токам в

шинах ввода аналогового сигнала и смещения.

Использование в компараторах одиночного ДК уменьшает длительность строб-импульса тока питания и обеспечивает частоту выборки fg до 20 Гц и апертурное время менее 3 пс.

В сравнении с известным устройством, использующим сквиды (апертурное время пс) с ограничением на fg

2ГГц, частота выборки предлагаемого устройства выше в 10 раз.

Формула изобретения

Криоэлектронный аналого-цифровой преобразователь, содержащий 2 крио- электронных компараторов, входы питания которых объединены и являются шиной питания, а выходы являются вы- ходной шиной преобразователя, цепочку из последовательно соединенных резистора и 2 катушек индуктивности, вход которой является входной шиной преобразуемого сигнала, а выход подключей к шине нулевого потенциала, тину смещения и 2 катушек индуктивности тока смешения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, 2 катушек индуктивности тока смещения соединены последовательно, начало первой из которых подключено к шине смещения, а конец последней - к шине нулевого потенциала, каждый криоэлектронный

компаратор выполнен на последовательно соединенных токоограничиваю- щем элементе, выполненном на резис- торе, и джозефсоновском контакте, при этом первый вывод резистора является входом питания компаратора, а второй вывод - выходом компаратора, второй вывод джозефсоновского контакта подключен к шине нулевого потенциала.

2п

А

ч/т

г. -

--1 I-

г

L±±r5-J II

фигЛ

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техники и может быть использовано для аналого-цифрового преобразования тока или напряжения. Устройство по сравнению с известными позволяет повысить быстродействие. Это достигается за счет того, что криозлектрон- ный аналого-цифровой преобразователь содержит 2 криозлектронных компараторов, входы питания которых объединены, а выходы являются цифровыми выходами устройства, шину ввода ана- логового сигнала из 2 одинаковых катушек индуктивности, последовательно соединенных с сопротивлением и индуктивно связанных с соответствующими компараторами, 2 катушек индуктивности тока смещения, соединенных последовательно, индуктивно связанных с соответствующими компараторами, в качестве порогового злемента компаратора используется одиночный джо- зефсоновский контакт. 4 ил. $ (Л 00 00 о ел

g

TtmiH. Д

фиг.г /r-f/rr

(ри.З

гз

Редактор М.Петрова

Составитель В.Солодова Техред А.Кравчук

Заказ 3593/57 Тираж 901Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

IT . - 1

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, k.

Корректор Е.Рошко