Переключательный элемент

) 539333 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических,12,74 (21) 2 аявлено с присоединением заявки М Приоритетбликовано 15.12.76. Бюллетень Лв 46 Государственный комитет Совета Министров СССР(088.8) во делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретени К. Сем Г. М, Лапир, К. К, Лиха 71) Заявитель ТЕЛЬНЫЙ ЭЛ Т 4) ПЕРЕК ичеокая схефпт. 2 - завский переины магнитИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств хранения и переработки дискретной, информации.Известны переключателыные элементы, со держащие замкнутые сверхпроводящие контуры. Один из известных переключательных элементов содержит замкнутый сверхпроводящий контур и индуктивно связанные с ним управляющие шины 11. Этот известный эле мент 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 1 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 индуктивно связанные с ним управляющие шины 121. Индуктивностыконтура и критический ток перехода выбраны так, что в контуре может циркулировать ток, соответствуюший не более чем двум квантованным значениям захваченного магнитного потока, например в отсутствие внешнего поля возможно значение потока, близкое к нулю (состояние О), или значение, близкое к нсванту потока тою 2.10 -зп Гс.смз (состояние 1). Однако для его переключения необходимо подавать на управляющие шины импульсы тока с амплитудой, сравнимой с максимальным циркулирующим в нем током. Это снижает допуски на разброс пара. метров элементов и амплитуд импульсов, понижает помехоустойчивость элемента и исключает возможност непосредсввенного управления одного элемента сигналом, считанным с другого такого же элемента, Последнее обстоятельство не позволяет организовать на подобных квантующих элементах какие- либо логические схемы.Целью изобретения является расширение области применения и повышение помехозащищенности, В:предложенном элементе это достигается тем, что в переключательный элемент, содержащий замкнутый сверхпроводящий квантующий контур с включенным в него 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 элект ма предложенного элемента; на висимости тока через джозефсон ход в контуре элемента от вели ного потока через этот контур.3Переключательный элемент Содержит джозефсоновский переход 1, включенный в замкнутый сверхпроводящий контур 2. Индуктивность Е контура 2 и критический ток Уо перехода 1 выбирают из услоВия, что в присутствии внешнего смещения захваченный в контуре магнитный поток может иметь два устойчивых квантованных значения, Это услофоВие выполняется, если, (7 оС-ъ ф2 г.4где 1),=2 10 -Гс см - квант магнитного потока, а внешнее смещение соответствует потокУ 1120/2Дополнительная управляющая шина 3 расположена над джозефсоновским переходом 1 и образует с ним гкриотрон 4, т, е, четырехполюсник, позволяющий воздействием магнитного поля тока в шине 3 уменьшать критический ток перехода 1. В качестве управляемого перехода могут быть использованы известные туннельные исти мостиковые криотроны. С контуром индуктивно связаны входные управляющие и выходные шины 5.На фиг. 2,приведены; зависимость гока через джозефсоновскии переход ог полного магнитного потока через, контур при отсутсвии тока в дополнительнои управляющеи шине (кривая а); зависимость полного магнитного потока через контур от величины тока через контурКривая О); зависимость тока через джозефсоновский переход От магнитного потока через контур При вкс 1 Очен 01 10 К(. В дополнптельнои управляющей шине (кривая в),Через одну из шин 5 пропускают постояпный ток смещения, обеспечивающий магнптныи поток в контуре величиной то/ Исходному состоянию элемента при Э 1 ом отвечают дВа устоичиВых значения тОка и ПОГОка поля через контур, которым иа фиг. г соответс)1 вуют точки пересечения л)шии и и б, Одно из этих сооянии с Меншим значение) потогка может кодировать О, а второе, с оольшим значением потока, . 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 о уменьшается до значения 1,. Как только величина критического тока оказьвается меньше определенного значения 1(офо- ), линия б пересекает лгПию в толь 2-1.ко в однои точке г, которой теперь соответстВует единственное устойчивое состояние элемента. При .выключении тока в шине 3 критический ток перехода снова возрастает и прифодостижении им того же значения -- эле 2мент должен перейти в одно из двух устойчивых сост 051 ний, поскольку при этОм линия О опять пересекает синусоиду в трех точках. В 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 ц;, то элемент а переключается в состояние 1, в обратномслучае - в состояние О.Выходной сигнал с переклкгчательпого элемента может быть передан па другие такие же элементы, для чего шины 5 вкл)очаюгся в 10 сверхпроводящие контуры соответствующихэлементов, При этом направление передачи информации между элементахи определяется последовательностью подачи импульсов в соответствующие шины 3.5 11 ри использОВании элемен 1 а с трем 51 Входами и одним Выходом на псм может быть реализован полный наоор переключатель)1 ых функций аналогично тому, как это делается па элементах типа параметрона - по принципу 20 межоритарнои логКи, Если на двух из трехвходах имеютс сигналы одинаковои полярности, то независимо от наличия сигнала на третьем входе элемент переключается в состояние, соответствующее этой полярности.25 Соединяя несколько элементов последовательно, можно получать устройства Типа сдвиговых регистров, коъ 10 инаторпые схехы и т. и,; используя одиночные элементы и управляющие шипы, соединенные в координатную 3; Систему выборки, можно построить на них запоминающее устройство. 11 реимущество элемента, помимо расширения его логических возмо)кносте)1, определется тем, что требования на допуски его,параметров,и амплитуЗб ды импульсов менее жесткие, чем в известномэлементе, поскольку для управления иопользу 1 Отся Оолее слаОь 10 сигна;1 ы, а 1 уовстВптельносгь э.емента к п)мекаем сни)кена) что по Вышает с 10 наде 2 кнос 1, Сни 2 кен 1 ге 1 увстви ТЕЛЬНОСТИ К 110 МЕХам ОПРСДЕЛЯЕТСЯ ТЕМ, ЧТОэлемент, пока ток по шине 3 не протекает, не может оыть переключен оп 1 осительно слабым рабочим сигналом, 11 одавасмым по любой шине 5 или паводимым от соседних,шин, по сколь 1 ку величина этих сигналов меньше, чемкритический ток перехода. ч) ор мул а изобр етепи ябо 11 ереключа гельный элемент, содержащийзамкнутый сверхпроводящий квантующий контур с включенным,в него джозефсоновским переходом и индуктивно связанные с контуром управляющие шины, о т л и ч а 1 о щ и й с я 55 тем, что, с целью расширения области применения и повышения по)ехозащищенности элеМСНТа, ОН СОДЕР 2 КИГ ДОПОЛНИ 1 С;ЬПУ 1 О ЧПРавля.1 ошую шипу, прилега 10 щую к д)козефсоновокому версходу и образующую с ним криотрон. 20 Источники информации, принятые во вни)апие при экспертизе:1. 121)емер Д. Сверхпроводящие устройства.Гслактор Л. Тюрина корректор Н. Аук Заказ 132,12 Изл.1868 Тираж 723 Г 1 олписное ЦНИИ 1 И Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раугпская наб., л. 4,5