Переключательный элемент

 

.) 539333

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.12.74 (21) 2085691/24 с присоединением заявки № (51) М, Кл,- G 1lC 11, 44

Совета Министров СССР во делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.12.76. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 19.01.77 (53) УДК 681.327.66 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. М. Лапир, К. К. Лихарев и В, К. Семенов (71) Заявитель (54) ПEPЕКЛЮЧАТЕЛЬНЬ1Й ЭЛЕМЕНТ

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств хранения и переработки дискретной, информации.

Известны переключателыные элементы, содержащие зам кнутые сверхпроводящие контуры. Один из известных переключательных элементов содержит замкнутый сверхпроводя1ций контур и индуктивно связанные с ним управляющие шины (1). Этот известный элемент характеризуется наличием захваченного в контуре магнитного потока, величина которого значительно больше одното кванта, т. е. такой контур — не квантующий. Поэтому энергия и время переключения его не являются минимально возможными. Наиболее близким техническим решением к изобретению является переключательный элемент, который содержит, как и предложенный, замкнутый сверхпроводящий квантующий контур с включенным в него джозефсоновским переходом и и ндуктивно связанные с ним у|пра|вляющие шины j2J. Индукти вностыконтура и критический ток перехода выбраны так, что в контуре может циркулировать ток, соответствующий не более чем двум квантованным значениям зах1ваченного магнитного потока, например в отсутствие внешнего поля возможно значение потока, близкое к нулю (состояние «О»), или значение, близкое к кванту потока соо=2.10-

Гс.смз (состояние «1»). Однако для его переключения необходимо пода вать на управляющие шины импульсы тока с амплитудой, сравнимой с максимальным циркулирующим в нем

5токо,м. Это снижает допуски на разброс параметров элементов и амплитуд импульсов, понижает помехоустойчивость элемента и исключает Возможность нш1осредлвенного управления одного элемента сигналом, считанlp ным с другого такого же элемента. Последнее обстоятельст1во не позволяет организовать на подобных квантующих элементах какиелибо логические схемы.

Целью изобретения является расширение

15 области применения и повышение помехозащищенности, В,предложенном элементе это достигается тем, что в переключательный элемент, содержащий замкнутый сверхпроводящий квантующий контур с включенным в него

2р джозефсоновским,переходом и индуктивно связанные с контуром управляющие шины, введена дополнительная управляющая шина, прилегающая и джозефсоновскому переходу и образующая с ним криотрон.

На фиг. 1 представлена электрическая схема предложенного элемента; на QIIã. 2 — зависимости тока через джозефсоновский переход в контуре элемента от величины магнит30 ного потока через этот контур.

539333

Перек iioчательный элемент (содержит джозефсоновский переход 1, включенный 8 замкнутый сверхпроводящий контур 2. Индуктивность L контура 2 и критический ток р перехода 1 выбира.ют из условия, что iB присутствии внешнего смещения захваченный B контуре магнитный поток может иметь два устойчивых квантованных значения. Это услоФО вие .выполняется, если (IОL, Фо

« .г. 4 где (ilp —— 2 10 — Гс см — квант магнитного потока, а внешнее смещение соответствует

ПОТОКУ ч!(?/2 дополнительная управляющая шина 3 расположена над джозефсоновским переходом 1 и образует с ним гкриотрон 4, т. е. четырехполlосник, позВО. !яlощнй ВоздейстВием магнитного поля тока в шине 3 уменьшать критический ток перехода 1. Ы качестве управляемого перехода могут быть использованы известные туннельные игти мостиковые криотроны. С контуром индуктивно связаны входные управляющие и выходные шины 5.

На фиг. 2 .приведены: зависимость гока через джозефсоновскии переход 01 полного магнитного потока через, контур при отсутс11в?1?1 тока в дополнительнои управгтяющеи шине (кривая а); зависимость полного магнитного потока через контур от величины тока через контур (кривая o); за(висимость тока через джозефсоновский переход or магнитного потока через контур pipH Bi.c! IO÷eííOì 1 Ок(в дополнптельнои управляющей шине (кривая (з).

Через одну из шин 5 пропускают постоянный ток смещения, обеспечивающий магнптныи поток IB контуре вели иной (т(1/. Исходному состоянию элемента при э?ом отвечают дВа у стоичиВых значения тока и ИО Гока поля через контур, которым иа фиг. 2 соотзетс11вуют точки пересечения лш?ии и и б. Одно из этих состоянии с меньшим зна eHHexl потогк2 может кодировать «О», а второе, с оольшим значением потока, «i». Средняя точка г пересечения линии и и б соответствует неустоичивому состоянию.

Для переключения элемента из одного состояния в другое подают ток в шину. 3 криотрона, при этом величина критического тока пеРехода 1О УменьшаетсЯ до значениЯ lp. Как только величина критического тока оказывается меньше определенного значения (ip фо — ),линия о пересекает 1??пию B толь2-,. L ко в однои точке г, которой теперь с00ТВеТсТiByer единственное устойчивое состояние элемента. При .выключении тока в шине 3 критический ток перехода снова Возрастает и при фо достижении им того же значения — — эле2;t мент должен перейти в одно из двух устойчиВЫХ COCTOHHHI1, ПОСКОЛЬ КУ 11РН ЭТОМ Л?!НИЯ О опять пересекает синусоиду в трех точках.

B какое из двух состояний, «О» или «1», перейдет элемент, зависит от наличия 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 (г, то элемент

5 переключается в состояние «1», 13 обратном случае — в состояние «О».

Выходной сигнал с переклк?чательного элемента может быть передан на другие такие же элементы, для чего шины 5 в кл1очаюгся В

10 сверхпроводящие контуры соответстзующих элементов. При этом направление передачи информации между элемен Тами определяется последовательностью подачи импульсов в соответствующие шины 3.

)б 11ри использовании эле»elir2 с тремя входачи и одним (Выходом на нем может быть реализован полный наоор переключательных функций аналогично тому, как это делается на элементах типа параметрона — Ilo принципу межоритарнои логики. Если на двух из трех входах имеются сигналы одинаковои полярности, то независимо от наличия сигнала на третьем входе элемент переключается (В состояние, соответствующее этой полярности. ! б Соединяя несколько элементов последовательно, можно получать устройства Типа сдвиговых регllcTpÎB, комбинаторпые схех!ы и т. и.; используя одиночные элементы и управляющие шины, соединенные в координатную систему выборки, можно построить íà них запоминающее устройство. 11реимущество элемента, помимо расширения его логических возможносте?1, определяется тем, что требования на допуски его;параметров,и амплитузб ды импульсов менее жесткие, чем в известном элементе, поскольку для управления иопользу 101 ся бо, 1ее сл20ьlс cHI налы, а iyiBcT(BHTeльность э;!емента к помехм! снижена, что поВыш2е1 Ci О ??аде2кнос гь. Сни«кенl?е iyBOTBH40 тельности к помехам определяется тем, что элемент, пока ток »о шине 3 не протекает, не может быть переключен 0TIIocHTeльно слабым рабочим сигналом, подавас:!ы.! Ilo любой шине 5 или па водимым от соседних,шин, посколыку величина этих сигналов меньше, чем критический ток перехода.

Формула изобретения

50 Переключа гельный элемент, содержащий замкнутый сверхнроводящий квантующий контур с включенным,в него джозефсоновским переходом и индуктивно связанные с контуром управляющие шины, о т л и ч а ?о шийся р«р тсм, что, с целью расширения области применения и позышенпя омехозащищенности элеМСНТ2, ОН СОДЕР>КИ1 ДОПОЛНИ1 С ЬНУ IO VIIP2B@1» ! ошую шину, прилега?ощую к джозефсоновокому переходу «i образующую с ним криотрон.

110 Источники информации, принятые Во Внима!1ие при экспертизе:

1. 1!ремер Д. Сверхпроводя?цие устройст(ва. ,Ч., Мир, 1964, с. 97, 142.

2. Патент СШЛ . 6 3705393, кл. 340 — 173, 1, 60 1972.

539333

9 иг. 2

Составитель Ю. Д. Розенталь

Тскред М. Семенов

Гсдактор Л. Тюрина! корректор Н. Аук

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 132;12 Изд. № 1868 Тираж 723 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раугпская наб., д. 4 5