Преобразователь временного интервала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а 11 4 Н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ БФ 1",икися- число разрядов вых ной хни да. 4 ил. нало ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение отнолительной и иэмерителможет быть использова цифрового преобразования временного интервала в код, Оно позволяет уменьшить погрешность и повысить разрешающую способность преобразователя,Для этого преобразователь временного интервала в код содержит формирователь 1 старт- и стол-импульсов, вход которого является входной шиной, две передающие линии 2 и 3 соответственно старт- и стоп-импульсов, индуктивнолсвязанные с 2 джоэефсоновскими элементами 4, и два токоограничивающих элемента 5 причем длина передающей линии старт-импульса в 2 раз больше длины передающей линии стоп1349001Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике иможет быть использовано для аналогоцифрового преобразования временного5интервала в код.Целью изобретения является уменьшение .погрешностей и повышение разрешающей способности преобразователя.На фиг.приведена блок-схемапреобразователя; на фиг.2 - выполнение формирователя 1; на фиг. 3 - условия компенсации токов в линиях 2и 3; на фиг. 4 - пример топологиипреобразователя15Блок-схема (фиг.1) содержит Формирователь 1 старт- и стоп-импульсов,передающую линию 2 старт-импульса,передающую линию 3 стоп-импульса,инидуктивно связанные 2 джоэефсоновских элементов 4, индуктивно соединенных с линиями 2 и 3, токоограничивающие элементы 5 сопротивлением К,причем длина передающей линии 2истарт-импульса в 2 раз больше длины передающей линии 3 стоп-импульса,где п - число разрядов выходного кода,Принцип работы устройства заключается в следующем. 30Импульс измеряемой длительности поступает на вход формирователя 1 и формирует по переднему фронту старт- импульс единичной формы, который поступает в передающую линию 2, При прохождении старт-импульса по линии 2 к элементу 5 последовательно с одинаковой задержкой переключаются в состояние 1 джозефсоновские элементы 4. По заднему фронту входного им пульса формируется стоп-импульс единичной формы и подается в передающую линию 3 для компенсации влияния импульса в линии 2 на джозефсоновские элементы 4. Так как длина линии 3 в 45 2 раз меньше, то стоп-импульс догоняет старт-импульс за время, меньшее, чем старт-импульс проходит расстояние между двумя соседними джозефсоновскими элементами. Следовательно, остальные джозефсоновские элементы в состояние н 1 п не переводятся. В зависимости от длительности входного импульса изменяется единичный код наивыходе 2 джозефсоновских элементов, После считывания кода джозефсоновские элементы путем кратковременного уменьшения их тока питания при одновременном сбросе импульсов тока в линиях 2 и 3 переводятся в состояние лО - устройство готово к следующему измерению. Сопротивления элементов 5 передающих линий для устранения искажениядолжны равняться характеристическомусопротивлению линий, В качестве джозефсоновских элементов можно использовать туннельные одиночные джозефсоновские контакты или интерферометры на их основе.В качестве формирователя 1 можноиспользовать известные схемотехнические решения. Так, на фиг, 2 приведена реализация преобразователя временного интервала в код с формирователем, использующим логический элемент НЕ. В соответствии с лриведенными эпюрами входного напряжения инапряжения на выходе элемента НЕ ясно, что лишь во время, когда ОФ О,джозефсоновским элементам разрешенопереключение в состояние с напряжением,Процесс компенсации током в линии 3 влияния волны тока в линии 2связан с изменением местоположения рабочей точки джозефсоновского элемента на его управляющей характеристике (фиг,3),В случае использования в качестведжозефсоновского элемента одиночногоджозефсоновского контакта его управляющая характеристика может быть сделана несимметричной, Выберем ток питания элемента величиной 1 (фиг.3 а).Тогда в случае появления в передающей линии 2 тока 1 - 1 ф,/2 М (где М - эффективная индуктивность, характеризующая магнитную связь линии с джозефсоновским контактом; 1 с 1 - параметр, зависящий от формы управляющейхарактеристики) рабочая точка переместится из сверхпроводящей области (точка "а") в нормальную область (т."б") и контакт переключится в состояние с напряжением, что соответствует логической "1". Если теперь ток 1 уменьшится, то контакт останется в этом состоянии с напряжением, пока импульсный ток питания не уменьшится до нуля,В случае появления в линии 3 тока 1 - 1/2 М (в момент 1 =О) рабочая точка переместится из сверхпроводящего состояния (т, а ) также в сверхпроводящее (т,"в"), Если те- . перь в линии 2 появится ток 1, соответствующий волне напряжения входного сигнала, то контакт останетсяв сверхпроводящем состоянии, так какрабочая точка не выйдет за пределысверхпроводящего состояния управляющей характеристики. По оси абсциссрабочая точка задается величиной(1 + 1) 2 ПВ, причем знак тока 1 эотрицательный, что достигается выбором направления этого тока компенсации или топологически,В качестве джозефсоновского элемента можно использовать не толькоодиночный джозефсоновский контакт,но и сквид. Управляющая характеристика сквида приведена на фиг.36. Принцип рекомпенсации аналогичен. Однакодля его реализации необходимо создатьпоток смещения 9 =Р, /4 за счет дополнительного постоянного тока в любойиз передающих линий или за счет токасмещения в имеющейся в сквиде шинесмещения, Кроме того, управляющаяхарактеристика сквида может быть сделана несимметричной аналогично рассмотренной характеристике контакта,в этом случае поток смещения не нужен,Длина линии 3 должна быть в 2или более раз меньше длины линии 2,Так, если для преобразователя (фиг.2)линия 3 слишком длинная, то компенсация тока и линии 2 для последних джозефсоновских элементов происходит смаксимальной временной задержкойраспространения сигнала по линии 3:ч 1 где ч - скорость электромагнитной волны в линии 3 длиной 1.За это время волна в линии 2 длиной1 проходит расстояние Ь 1 = А 1,Чтобы не было ошибочного переключения еще одного элемента, требуетсявыполнение условия ь 1ь 1 (2),где61 соответствует кванту времени ЬС.Так как 61 = 1/2, то с учетоми (2) получаем условие 11 2 ",Таким образом, компенсация должнапроисходить за время, меньшее, чемстарт-импульс пройдет расстояние между двумя соседними джоэефсоновскимиэлементами, иначе потребуется учитывать возникающую ошибку (лишние переключения) дополнительными логическими блоками. Устройство предназначено для аналого-цифрового преобразования дли тельности входного импульсного напряжения в цифровой единичный код.Принеобходимости получения широкоиспользуемого двоичного кода требуетсяпросуммировать все единицы на выходеАЦП с помощью известных криоэлектронных сумматоров, В зависимости от принципа построения сумматоров джозефсоновские элементы подключаются к элементам сумматора на резистивной логике непосредственно или имеют ин 10 дуктинную связь с ними. 15 20 25 а фиг. 4 приведен,топологический рисунок фрагмента преобразователя, включающего джозефсоновские элементы (контакты) и передающие линии 2 и 3, Пунктирными линиями обозначен размер ь 1 и величина Л 1, линий 2 и 3 соответственно. Для выбранного промежутка между линиями в О мкм ширина меандра будет 490 мкм, Таким образом, ширина ячейки 0,5 мм. Длина меандра для 8-разрядного АЦП 12 Ь 1, = 7,68 мм, где Ь 1 = 30 мкм одновременно длина одной ячейки меандраформулаизобретения 30 Преобразователь временного интервала н коц, содержащий формирователь35старт- и стоп-импульсов вход которо 1го является входной шиной, о т л ичающийся тем,что,сцелью,уменьшения погрешностей и повышенияразрешающей способности преобраэова 40 теля, в него введены 2 джозефсоновских элементов, где п - число разрядоввыходного кода, два токоограничивающих элемента и две передающие линиисоответственно старт- и стоп-импульс45 сов, индуктивно соединенные с 2джозефсоновскими элементами, выходыкоторых являются выходными шинами,при этом входы передающих линий старти стоп-импульсов соединены соответст"венно с одноименными выходами форми"рователя старт- и стоп-импульсов, авыходы - через соответствующие токоограничивающие элементы - с шиной нулевого потенциала, причем длина пере 55 дающеи линии старт-импульсов в 2раз больше длины передающей линиистоп-импульсов,ВНИИНИпо д113035,Подписное митета СССР открытий ская наб д.4/5