[实用新型]一种超导量子干涉器件偏置放大电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及超导量子干涉器件作为传感器的技术领域，具体为一种超导量子干涉器件偏置放大电路。

背景技术

超导量子干涉器件（Superconducting Quantum Interference Device，以下简称SQUID）是极其灵敏的磁传感器，由超导回路和约瑟夫森结构成的器件。超导量子干涉器件是超导电子学件的重要基元，其最大超导电流随回路所包围的磁通作周期性变化，周期为磁通量子,x10-15Wb。这种现象的物理本质是超导体系的波函数的干涉效应。因此它直接表现了这种宏观体系的量子特性。在外加直流偏置条件下，其输出电压随外磁场周期性变化。这个特性使之可以被制成最灵敏的磁强计。其单位带宽分辨率可达10-15Tesla(相当于地磁场的几百亿分之一)。它可以广泛应用于生物磁场，地球物理，无损探伤和极低场磁共振成像系统中。射频SQUID由超导回路中插入一个约瑟夫森结构成，通常在射频或微波偏置下使用，具有与前者类似的特性与用途。

超导量子干涉器件在输入一定偏置电流情况下，就具备了磁通电压转换特性，即超导量子干涉器件会产生随着检测磁通发生变化的电压。测量该电压就可以实现磁通电压的转换，实现磁场探测。

超导量子干涉器件由两种偏置和检测模式，一种是恒流偏置模式，即给超导量子干涉器件加入一个恒定的偏置电流，器件表现出磁通电压转换特性，前置放大器读取并放大器件两端的电压信号。另一种是恒压偏置模式，在超导量子干涉器件的两端加载电压，保持电压恒定。超导量子干涉器件表现出磁通电流转换特性，前置放大器检测并放大流入SQUID的电流信号。两种工作模式在不同类型超导量子干涉器件读出电路中都有应用。

由上可见，使用单一偏置模式的读出电路，无法兼顾不同类型超导量子干涉器件的应用需求，因此需要开发同时具有点钟偏置模式的读出电路。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种超导量子干涉器件偏置放大电路，用于解决现有技术中使用单一偏置模式的读出电路，无法兼顾不同类型超导量子干涉器件的应用需求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种超导量子干涉器件偏置放大电路，包括：超导量子干涉器件；与所述超导量子干涉器件相连，在所述超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下时读取并放大所述超导量子干涉器件的电压信号，在所述超导量子干涉器件处于恒压偏置模式下时读取并放大所述超导量子干涉器件的电流信号的前置放大器；与所述超导量子干涉器件相连，在所述超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下时调节所述超导量子干涉器件的偏置电流的电流调节电路；与所述前置放大器相连，在所述超导量子干涉器件处于恒压偏置模式下时调节加载在所述超导量子干涉器件的偏置电压的电压调节电路；输入端分别与所述超导量子干涉器件、所述电压调节电路相连，输出端分别与所述前置放大器的正向输入端和负向输入端相连的切换开关；所述切换开关通过切换控制所述超导量子干涉器件、所述电压调节电路与所述前置放大器的正向输入端和负向输入端的对应连接使所述超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下或处于恒压偏置模式下。

作为本实用新型的一种优选方案，还包括一个反馈电阻，所述反馈电阻的一端与所述前置放大器的输出端相连，另一端与所述前置放大器的负向输入端相连。

作为本实用新型的一种优选方案，所述前置放大器的正向输入端连有平衡电阻，所述平衡电阻的大小与所述反馈电阻的大小相等。

作为本实用新型的一种优选方案，从所述超导量子干涉器件引出两个连接端：第一连接端和第四连接端；从所述电压调节电路引出两个连接端：第二连接端和第三连接端；所述切换开关为双刀双掷开关；所述双刀双掷开关中的第一开关的一端连接所述前置放大器的负向输入端，另一端可切换连接第一连接端和第二连接端；所述双刀双掷开关中的第二开关的一端连接所述前置放大器的正向输入端，另一端可切换连接第三连接端和第四连接端。

作为本实用新型的一种优选方案，所述电流调节电路包括第一电阻和第一可调电压源；所述第一电阻的一端与所述超导量子干涉器件相连，另一端与所述第一可调电压源相连。

作为本实用新型的一种优选方案，从所述超导量子干涉器件和所述第一电阻的之间的连接线处引出第一连接端和第四连接端。

作为本实用新型的一种优选方案，所述电压调节电路包括第二电阻、第三电阻和第二可调电压源；所述第二电阻的一端与所述第二可调电压源相连，另一端与所述第三电阻相连；所述第三电阻的另一端接地。