Переключательный элемент Советский патент 1976 года по МПК G11C11/44 

Переключательный элемент содержит джозефсоновский переход 1, включенный в замкнутый Сверхпроводящий контур 2. Индуктивность L контура 2 и 1крит1ический ток /о перехода 1 выбирают из условия, что в присутствии внешнего смещения захваченный в контуре магнитный поток может иметь два устойчивых квантованных значения. Это услоФп

LL

Ф,

вие выполняется, если

2г. 4

где Фо Гс-см - квант магнитного потока, а внеп1нее смещение соответствует

потоку фо/2.

Дололнительная управляющая Шина 3 расположена над джозефсоноВсигм переходом 1 и образует с ним криотрон 4, т. е. четырехполюсник, лозйоляющий воздействием магнитного поля тока в шине 3 уменьшать критический ток перехода 1. В качестве управляемого перехода могут быть использованы известные туннельные или мостиковые :криотроны. С контуром индуктивно связаны входные управляющие ,и выходные шины 5.

На фиг. 2 .приведены: зависимость тока через джозефсоно.ВСкий лереход .от полного магнитного потока через .контур при отсутствии тока в дополнительной управляющей шине (кривая а); зависимость полного магнитного потока через контур от величины тока через контур (кривая oj; зависимость тока через джозефсоновский переход от магнитного потока через контур ири включенном токе в дополнительной управляющей шине (кривая в).

Через одну из шин 5 пропускают постоянный ток Смеп;ения, обеспечивающий .магнитный поток IB контуре величино фо/з. Исходному состоянию элемента при эюм отвечают два устойчивых значения тока и лотока поля через контур, которым на фиг. 2 соответствуют точки пересечения линии и и б. Одно из этих состояний с меньшим значением TioToiKa может кодировать «U, а второе, с большим значением нотока, «I. Средняя точка г пересечения линий а и б соответствует неустойчивому состоянию.

Для переключения элемента из одного состояния в другое подают ток в шину 3 криотрона, при этом величина критического тока перехода /о уменьшается до значения 1,. Как только величина критического то1ка оказывается меньше определенного значения (

Фо 1 ,

гс -- - -), линия о пересекает линию в только в одной точке г, которой теперь соответствует единственное устойчивое состояние элемента. При выключении тока в шине 3 критический ток перехода снова возрастает и нри

ФоI

достижении им того же значения - эле2тг L

мент перейти в одно из двух устойчивых состояний, поскольку при этом лииия б опять -пересекает синусоиду в трех точках. В какое из двух состояний, «О или «1, перейдет элемент, зависит от нал.ичия и направления токов во входных шинах; если суммарный ток, наведенный в контуре от входных шин, приводит к смещению линии б и точки г в сторону больших значений ф, то элеме)т

переключается в состояние «1, в обратном случае - в состояние «О.

Выходной сигнал с 1перекл10чатель ого элемента может быть передан на другие такие же элементы, для чего шины 5 включаются в

сверхпроводящие контуры соответствующих эле.ментов. При этом направление передачи инфор.мации 1между элемента.ми определяется последовательностью подачи импульсов в соответствующие шины 3.

При исиользовании эле.мента с тремя входами и одним выходом на ием .может быть реализован полный набор (переключательных функций аналогично тому, как это делается па элементах типа параметрона - по принципу

межоритарной логики. Если на двух из трех входах имеются сигналы одинаковой полярности, то независимо от наличия сигнала на третьем входе элемент переключается е состояние, соответствующее этой полярности.

Соединяя несколько элементов последовательно, можно получать устройства типа сдвиговых регистров, комбинаторные схемы и т. п.; используя одиночные элементы и управляющие шины, соединенные в координатную

систе.му выборки, можно построить на них запоминающее устройство. Преимущество эле.мента, помимо расширения его .тогических (Возможностей, определяется те.м, что требования на допуски его параметров и алшлитуды и.мпульсО|В менее жесткие, чем в известном элементе, посколы у для управления используются более слабые сигналы, а чувствительность элемента к (ПомехаМ снижена, что повышает его надежность. Снижение чувствительности к помехам определ яется тем, что элемент, пока тоК по шине 3 не протекает, не может быть переключен относительно слабы.м рабочим сигналом, подаваемым по любой шине 5 или наводимым от соседних шин, посколыку величина этих сигналов меньше, чем критический ток перехода.

Форм у л а изобретения

Переключательный элемент, содержащий замкнутый оверхпроводяидий квантующий контур с включенным IB него джозефсоновским переходом и индуктивно связанные с контуром уиравляющие шины, отличающийся

тем, что, с целью расширения области примепения и повышения помехозащищенности элемента, он содержит догголнительную управляющую шину, прилегающую к джозефсоновскому .пере.ходу и образующую с ним криотрон.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1.Ьремер Д. Сверхпроводящие устройст1ва. М, Мир, 1964, с. 97, 14.2.

2.Патент США КУ 3705393, кл. 340-173, 1. 1972.