Стробируемый токовый дискриминатор (его варианты)

. СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11 15 Н 03 К 1 Р БРЕТЕНИ ОПИС ИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСК йз1 озерМопп 1 рп 9 зузей 1 егвн1008-1010 ИеУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1.Нагп 1 оп С.А., 6 оус Т.Реегзоп й. А зцрегсопдцсйпцзаарег ог 1 озерМоп ус сцгсц"Аррес РЬу 5 сз ейегз", ч. 35,й 9, рр. 718-719, 1979.2. ТцсЬегщап О,В. АцгаЫ цЬ гезоцйоп 5 асев ;"Арр ед РЬузс 5ч. 36,12, 1980, р.р.(54) СТРОБИРУЕМЫЙ ТОКОВЫИ ДИСКРИМНАТОР (ЕГО ВАРИАНТЫ)(57) 1. СТРОБИРУЕМЫИ ТОКОВЫИ ДИСКМИНАТОР, содержащий последовательсоединенные источник питания, огрничительный резистор и первый джосоновский прибор, обладающий гист зисом, а также разделительный элемент и три шины управления, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения температурной стабильностии устойчивости к наводкам в неговведен второй джозефсоновский приборобладающий гистерезисом, включенныймежду первым джозефсоновским прибором, обладающйм гистерезисом, и общей шиной, причем источник питания выполнен в виде источника импульсовнапряжения с постоянной амплитудой,первая и вторая швы управленияиндуктивно связаны соответственно.с первым и вторым джозефсоновскимиприборами, обладающими.гистерезисом,третья шина управления индуктивносвязана с первым и : вторым джозефсоновскими приборами, обладающимигистерезисом, а разделительный элемент включен между точкой соедине-ния первого и второго джозефсоновских приборов, обладающих гистереозисом, и выходом устройства, 100892. Стробируемый токовый дискрими- натор; содержащий последовательно соединеные источник питания, ограни - чительный резистор и первый джозеф"соновский прибор, обладающий гистере,зисом, а также разделительный эле,мент и три шины управления, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения температурной стабильности и устойчивости к наводкам, в него введен второй джозефсоновский прибор, )обладающий гистереэисом,включенный между первым джозефсоновским прибором, обладающим гистерезисом, и общей 08шиной, причем источник питания вы 1 выполнен о виде источника импульсов напряжения с постоянной амплитудой, первая и вторая шины управления индуктивно связаны с вторым джозефсоновским прибором, обладающим гистерезисом, третья шина управления индуктивно связана с первым и вторым джозефсоновскими приборами, обладающими гистерезисом, а разделительный элемент включен между точкой соединения первого и второго джозефсоновских приборов, обладающих гистерезисом, и выходом устройства.1Изобретение относится к измерительной импульсной технике и криогенной микроэлектронике, а именно к стробоскопическим преобразователям на джозефсоновских приборах.Известен стробируемый токовый дискриминатор, содержащий пороговое устройство, выполненное на одиночном . джозефсоновском контакте, источник питания, шины управления, по которым подаются стробирующий сигнал ( 1 с) исследуемый сигнал (1) и сигнал управления ( 1) порогом, причем шины управления подсоединены через согласующие и ограничительные сопротивления непосредственно к джозефсоновскому контакту. Сигнал с порогового устройства снимается через сверх- проводящую линию задержки, что обеспечивает развязку по времени между сигналом выхода с дискриминатора и электромагнитной наводкой, возникающей при передаче сигналов от подводящих коаксиальных кабелей к микро схеме 111Недостатками указанногодискриминатора являются значительная чувствительность к температурному дрейфу и наводкам, а также временные искажения исследуемого сигналаНаиболее близким к предлагаемому является стробируемый токовый дискри. минатор, содержащий пороговое устрой. Ство, выполненное на двухконтактйом интерферометре-сквиде, импульсньй источник питания с постояннойЦель изобретения - повышение температурной стабильности дискриминатора и устойчивости его к наводкам.Поставленная цель достигается тем,что в стробирующий токовый дискриминатор, содержащий последовательно 30соединенные источник питания, ограничительный резистор и первый джозефсоновский прибор, обладающий гистереэисом,.а также разделительный элемент и три шины управления, введенвторой джозефсоновский прибор, об 35 1 О 15 20 амплитудой тока и три шины управления, по которым подаются соответственно стробируемый сигнал, исследуемый сигнал и сигнал управления порогом дискриминатора ( 2) Быстродействие известного дискриминатора определяется быстродействием переключения сквида. Воздействиятакого дискриминатора на исследуемуюсхему минимально, однако он такжечувствителен к дрейфу температуры,электромагнитным наводкам, которыевозникают между подводящими кабелямии микросхемой, и наводкам в цепипитания сквида,Кроме того, при использованииизвестного дискриминатора в стробоскопических преобразователях необходимо применение стробирующих сигналов в форме коротких импульсов, приэтом предьявляются жесткие требования к их длительности и амплитуде,ладающий гистерезисом, включенныймежду первым джозефсоновским прибоВторой вариант предлагаемого стробируемого токового дискриминатора дает те же преимущества, что и первый вариант, но обладает меньшими временными искажениями. 55 3 10089 ром, обладающим гистерезисом, и об- " щей шиной. При этом источник питания выполнен в виде источника им- импульсов напряжения с потоянной ампли. тудой, первая и вторая шины управле" ния индуктивно связаны соответственно с первым и вторым джозефсоновскими приборами, обладающими гистерезисом, третья шина управления индуктивно связана с первым и вторым 1 О джзефсоновскими приборами, обладающими гистерезисом, а разделительный элемент включен между точкой соединения первого и второго джозефсонов. ских приборов, обладающих гистерези. 1 сом, и выходом устройства.Благодаря укаэанным особенностям сигнал с дискриминатора, снимаемый через развязывающее по импульсу сопротивление или индуктивность со средней тачки между джозефсоновскими приборами, зависит только от разности критических токов этих приборов в момент стробирования. Так как джозефсоновские .приборы идентичны, то вероятность их переключения не зависит от температурного дрейфа и от токов наводки, текущих через них, а зависит лишь от разности токов управления. Поэтому предлагаемый дискрими- зо натор устойчив к температурному дрейфу, к перекрестным наводкам и к шумам источника питания.Предлагаемый вариант по времени переключения подобен известному диск 35 риминатору, однако при использовании его в стробоскопическом преобразователе нет необходимости формировать короткий стробирующий импульс, а достаточно сформировать резкий пере-,ю пад, длительность которого и будет определять некоторые искажения в форме исследуемого сигнала, т.е. его разрешающую по времени способность, которая, по крайней мере, не хуже, чем у известного.45Однако в ряде случаев для достижения предельнью временных разрешений стробоскопических преобразователей, связанных только с самим дискриминатором, необходимо избегать о искажений, связанных с неидеальностью стробирующего сигнала. 08Поставленная цель достигается тем, что в стробируемый токовый дискриминатор, содержащий последовательно соединенные источник питания, ограничительный резистор и первый джозефсоновский прибор, обладающий гистерезисом, а также разделительный элемент и три шины управления, введен второй джозефсоновский прибор, обладающий гистерезисом, включенный между первцмджозефсоновским прибором, обладающим гистерезисом, и общей шиной. При этом источник питания выполнен в виде источника импульсов напряжения с постоянной амплитудой, первая и вторая шины управления индуктивно связаны с вторым джозефсоно. вским прибором, обладающим гистере 1 зисом, третья Вина управления индук" тивно связана с первым и вторым джо . зефсоновскими приборами, обладающими гистерезисом, а разделительный элемент включен между точкой соединения первого и второго джозефсоновских, приборов, обладающих гистерезисом, и выходом устройства.На фиг. 1 и 2 приведены принципиальные электрические схемы вариан" тов предлагаемого стробируемого токового дискриминатора.Стробируемый токовый дискриминатор (фиг. 1) по первому варианту со держит последовательно соединенные импульсный источник 1 напряжения с постоянной амплитудой импульсов, ограничительный резистор 2, первый и второй джозефсоновские приборы 3 и 4, обладающие гистерезисом, а также первую, вторую и третью шины 5- 7 управленияразделительный элемент 8 и выход 9 устройстваПервая шина 5 управления индуктивно связана с первым джозефсоновским прибором 3, вторая шина 6 управления индуктивно связана со вторым джозефсоновским прибором 4, третья шина 7 управления индуктивно связана с первым и , вторым джозефсоновскими приборами 3 и 4. Разделительный элемент 8 включен между точкой соединения джозефсоновских приборов 3 и 4 и выходом 9.Стробируемый токовый дискриминатор по второму варианту (фиг. 2) содержит последовательно соединенные импульсный источник 1 напряжения, ог. раничительный резистор 2, первый и второй джозефсоновские приборы 3 и 4 обладающие гистерезисом, а такжепервую, вторую и третью шины 5 - 7управления, разделительный элемент 8и выход 9 устройства,Первая и вторая шины 5 и 6 управления индуктивно связаны с вторым 5джозефсоновским прибором 4, третьяшина 7 управления индуктивно связанас первым и вторым джозефсоновскими приборами 3 и 4, Разделительныйэлемент 8 включен между точкой соеди- онения джозефсоновских приборов 3 ии выходом 9.Первый и второй джозефсоновскиеприборы 3 и 4 могут быть выполненыв виде криотронов, интерферометрови т.д, В изобретении описано исполнение на двухконтактных интерферометрах,Разделительный элемент 8 выполняется в виде катушки индуктивности илирезистора, Шины 5 - 7 управления ин- гОдуктивно связываются с джозефсоновскими приборами, При этом переключение состояния последних происходитпод воздействием токов, текущих вшинах. 25 Устройство по первому вариантуработает следующим образом,Амплитуда напряжения источника1 питания и сопротивление резистора2 выбираются таким образом, чтобыначальный ток, текущий через джозефсоновские приборы 3 и 4, был несколь.ко меньше их критического тока, апри переключении в момент подачистробирующего сигнала по третьейшине .7 управления одного из джозефсоновских приборов в резистивное состояние ток через них уменьшается настолько, цтобы другой джозефсоновскийприбор оставался в сверхпроводящемсостоянии. При переключении первогоджозефсоновского прибора 3 напряжение в точке соединения джозефсоновских приборов 3 и 4 будет равно нулю,а если переключится прибор 4, тонапряжение в точке соединения джозефсоновских приборов 3 и 4 будет определяться характерным напряжениемЦ джозефсоновского прибора.Индуктивность 8 выбрана достаточнобольшой, чтобы в процессе переключенияона неискажала фронтсигнала,и достаточно малой, чтобы за время, определяемое длительностью импульса истоц 55ника питания напряжение на выходе10 было близко к напряжению в точкесоединения джозефсоновских приборов3 и 4, Гсли амплитуда исследуемого сигнала Т(х), поданного по второй шине управления 6, будет в момент стробирования больше сигнала управления 3 порогом дискриминатора, поданного по первой шине управления 5, то напряжение на выходе дискриминатора будет О о, а в противном случае напряжение на выходе дискриминатора равно О. При равенстве сигналов на выходе дискриминатора будет случайное чередование сигналов 0 и Ор, определяемое внутренними шумами джозефсоновских приборов, Таким образом, дискри минатор позволяет найти амплитуду исследуемого сигнала в момент стробирования с точностью, которая обусловлена точностью измерения медленно меняющегося тока управления 3. При этом наводки в шинах 5 и 6 управления будут компенсироваться.Так как джозефсоновские приборы переключаются при постоянной велицине тока управления, то очевидно, цто в различные моменты времени при изменении амплитуды исследуемого сигнала меяяется и амплитуда стробируащего сигнала, при котором будет происходить переключение. При этом момент времени переключения зависит от фронта стробирующего сигнала, что вно сит некоторое искажение.Устройство по второму вариантуработает следующим образом.Амплитуда напряжения источника 1 питания и сопротивление резистора 2 выбирается из тех же соображений, что и для первого варианта. Стробирующий сигнал подается по третьей шине 7 управления.Переключение второго джозефсоновского прибора 4 в резистивное состояние произойдет в том случае, если сумма исследуемого сигнала, подаваемого по второй шине 6 управления, и сигнала управления порогом дискриминатора,подаваемого по первой шине 5 управления, будет больше некоторого порога, определяемого амплитудой стробирующего сигнала. При этом переклюцениебудет происходить при постояннойамплитуде стробирующего сигнала, чтопозволяет избежать искажений, связанных с неидеальностью фронта стробирующего сигнала.При проведении измерений можно пользоваться обоими вариантами дискриминатора, цто позволяет исключить как искажения, связанные с неидеальностью стробирующего сигнала, так и наводку в шинах управления.7 10089Быстродействие дискриминатора определяется джозефсоновскими приборами 3 и,4 и не уступает быстродействиюизвестных дискриминаторов,Предлагаемые дискриминаторы нечувствительны к температурному дрейфу и флуктуациям, так как для нихне важны абсолютные значения крити ческих токов приборов, а существеннаих разность, которая при идентичности 1 ойриборов равна нулю, а в реальномслучае некоторое различие в крити 1ческих токах приборов компенсируетсянебольшим током смещения,15Ток наводки в цепи питания приборов 3 и 4 также не вызывает разбаланса порогового устройства, так как одинаково изменяет порог переключения обоих приборов. Наводка фг авитель А, Смирновед А.Ач Корректор А. Дзят Со овалева Теактор Подписноого комитета, СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5 филиа ПП "Патент аказ 2359/68 Тираж 934 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 113035, Москва, Ж08, 8в цепи питания приборов является наиболее существенной, так как она непосредственно изменяет порог джозефсоновского контакта, поэтому устойчивость дискриминаторов к такой наводке резко улучшает его параметры.Итак, чувствительность предлагаемого стробируемого токового дискриминатора по вариантам изобретения по сравнению с чувствительностью известного устройства улучшилась примерно в два раза. Кроме того, при разработке стробоскопических преобразователей на них нет необходимости формировать стробирующий сигнал в виде очень коротких импульсов, как в известном, для этого достаточ" но сформировать сигнал с резким передним фронтом. город, ул. Проектная,