[发明专利]一种串联约瑟夫森结的直流电流电压特性模拟电路及方法

权利要求书

1.一种串联约瑟夫森结的直流电流电压特性模拟电路，其特征在于，所述系统包括偏置电流输入端子、电流采样模块、控制模块、继电器模块、电位器模块和一对电压输出端子，其中，

所述偏置电流输入端子，提供一外接的偏置电流；

所述电流采样模块，采样所述偏置电流并将其转化为电压信号；

所述控制模块，根据所述电压信号计算所述偏置电流的电流值，并基于约瑟夫森结的直流电流电压特性和所述电流值，计算所述电位器模块的输出阻值，并根据所述阻值控制所述继电器模块所要闭合的通道，以及调整所述电位器模块的中间抽头的位置；

所述偏置电流流经所述电流采样模块、所述继电器模块和所述电位器模块所构成的闭合回路，所述电压输出端子输出基准电压。

2.如权利要求1所述的串联约瑟夫森结的直流电流电压特性模拟电路，其特征在于，所述控制模块的通道控制输出端与所述继电器模块的通道控制输入端连接，所述控制模块的滑动控制输出端与所述电位器模块的滑动控制输入端相连接，所述电流采样模块的电流输出端与所述继电器模块的公共端连接，所述电位器模块的中间抽头端和低端抽头端分别与所述继电器开关模块的第一选择端和第二选择端连接，所述电流采样模块的电流输入端与所述电压输出端子的高端连接，所述第二选择端的电流输出端与所述电压输出端子的低端连接。

3.如权利要求2所述的串联约瑟夫森结的直流电流电压特性模拟电路，其特征在于，所述控制模块包括一微控制器，该微控制器是具有单极性模数转换器的混合信号微控制器。

4.如权利要求3所述的串联约瑟夫森结的直流电流电压特性模拟电路，其特征在于，所述电流采样模块包括采样电阻、差动放大器和运算放大器，其中，所述采样电阻连接所述偏置电流输入端子与电压输出端子的高端、所述继电器模块的公共端；

所述差动放大器的输入端连接至所述采样电阻的两端，所述差动放大器的输出端连接至所述运算放大器的输入端；

所述运算放大器的输出端连接至所述控制模块；

所述差动放大器包括增益电阻；

所述运算放大器和第一电阻、第二电阻以及第三电阻构成同相比例放大电路。

5.如权利要求4所述的串联约瑟夫森结的直流电流电压特性模拟电路，其特征在于，所述电流采样模块还包括参考电压器、同相加法器和电压跟随器，其中，

所述运算放大器的输出端和参考电压器的输出端均与所述同相加法器的输入端相连接；

所述同相加法器的输出端连接至所述电压跟随器的输入端；

所述电压跟随器的输出端连接至所述微控制器内的单极性模数转换器输入端。

6.如权利要求4所述的串联约瑟夫森结的直流电流电压特性模拟电路，其特征在于，所述控制模块包括第一计算单元，用于根据获取的电压V，通过式(1)、(2)、(3)计算所述偏置电流的电流值I：

其中，Rg为所述差动放大器的增益电阻的阻值，G₁为所述差动放大器的电压放大倍数；

R₂、R₃为所述同相比例放大电路的第二电阻和第三电阻的阻值，G₂为所述同相比例放大电路的放大倍数；

其中，G1为差动放大器的电压放大倍数，G2为同相比例放大电路的放大倍数，Rs为采样电阻，V_R为参考电压器输出的参考电压。