[发明专利]一种超导放大电路

说明书

本发明涉及一种超导放大电路，属于超导集成电路领域。本发明的超导放大电路包括约瑟夫森传输线(josephson transmission line—JTL)阵列，作为信号倍增电路，接受输入的一个单磁通量子(single flux quantum—SFQ)信号发出一串SFQ信号；双磁通量子放大器(the double flux quantum amplifier—DFQA)，作为第一级放大电路，接收来自JTL阵列的一串SFQ信号生成一个电平信号，用于为后续电路提供驱动电流；约瑟夫森锁存驱动器(josephson latch driver—JLD)，作为第二级放大电路，接收DFQA提供的驱动电流，在有偏置的情况下，产生几十毫伏级的输出电压用以驱动半导体集成电路。本发明的超导放大电路获得了电路性能和面积上的折中，且将放大器分为两级，可将两级放大器分开封装，增加电路运用的灵活性。

技术领域

本发明属于超导集成电路领域，具体涉及一种超导放大电路。

背景技术

传统的半导体制造技术将要发展到尽头，摩尔定律已经不再适用。全世界都在寻找新材料，新技术来提高电路的性能。超导集成电路具有高速、高性能和低功耗的特点，是集成电路发展的一个重要方向，但也存在诸多不足。超导电路信号-单磁通量子(single-flux-quantum，SFQ)信号，是一种很微小的脉冲信号，难以驱动常温中常用的电路，并且超导存储器难以设计，面积巨大，难以作为超导计算机的存储器件，所以超导计算机大多搭载优良的半导体存储器。超导计算机与外设之间的信息交流也依赖于半导体电路。因此，需要超导集成电路端的放大电路作为超导-半导体的接口电路将微小的SFQ信号放大，用于实现超导集成电路到半导体集成电路的信息传输。

现如今的超导放大电路主要由两种结构构成-超导量子干涉装置(SQUID)和Suzuki Stack。前者是应用非常广泛的超导器件，具有非常灵敏的磁感应能力，能够非常轻易的被SFQ信号驱动而工作，但是SQUID面积很大且放大倍数较低；后者具有面积小，放大倍数高的优点，但是在实际工程运用中难以被SFQ信号驱动而工作，工作范围比较小，同时Suzuki Stack必须与前级的超导电路集成在一起，一旦设计定型，其输出信号幅度便固定下来，降低了系统构建的灵活性。为了规避传统超导放大电路的缺点，需要提出一种新型结构来解决Suzuki Stack难以触发的问题，以提高电路的性能，又可将Suzuki Stack与前级电路分开封装，增加灵活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的超导放大电路面积和工作性能的问题，提供一种超导放大电路，作为超导-半导体的接口电路，用于实现超导集成电路到半导体集成电路的信息传输。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种超导放大电路，包括约瑟夫森传输线(JTL)阵列、双磁通量子放大器(DFQA)和约瑟夫森锁存驱动器(JLD)；

所述约瑟夫森传输线(JTL)阵列接收输入的一个单磁通量子(SFQ)信号，生成一串单磁通量子(SFQ)信号；

所述双磁通量子放大器(DFQA)，接收所述JTL阵列产生的一串SFQ信号，生成一个电平信号，用以产生驱动JLD工作的电流；

所述约瑟夫森锁存驱动器(JLD)在DFQA输出的驱动电流和自身偏置信号的共同作用下，产生稳定的输出电压，用于驱动半导体集成电路工作。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述JTL阵列包括约瑟夫森传输线(JTL)、分支器(SP)和汇聚缓冲器(CB)；其中，JTL用于作为SFQ信号传输的通路，且用于控制两个SFQ信号之间的延时；SP用于将一条信号通路分支为两条，从而得到更多SFQ信号脉冲；CB用于将信号通路合并，使得多路通道中的SFQ信号汇聚于一路，从而形成具有N个通道的JTL阵列(N为正整数)，以获得一串不同数量和频率的SFQ信号。