一种互补型超导周期比较器及模数转换器制造技术

本发明专利技术提供一种互补型超导周期比较器及模数转换器包括：输入模块将接收到的单磁通量子时钟信号进行单向传输，并阻止回流电流对前级电路进行干扰；互补型超导量子干涉模块的输入端与模拟信号及输入模块的输出端连接，使模拟信号工作在超导量子干涉模块内部的基准信号的参数范围内，并通过对比模拟信号、基准信号及单磁通量子时钟信号输出对应的比较结果；传输模块的输入端与互补型超导量子干涉模块的输出端连接，基于所述比较结果产生用于传输的对应的单磁通量子输出信号。能够降低功耗的同时极大降低电路面积以及复杂度，提升模数转换的准确性。换的准确性。换的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种互补型超导周期比较器及模数转换器


[0001]本专利技术涉及超导电路设计与应用
，特别是涉及一种互补型超导周期比较器及模数转换器。

技术介绍

[0002]模数转换电路(Analog
‑
to
‑
Digital Converter，ADC)是实现将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的核心工具，在数字通信、音频转换、气象数据处理和雷达探测等领域都具有广泛的应用。然而，传统的硅半导体ADC已经越来越无法满足现代数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)逐渐增长的速度需求，因为随着分辨位数的提高，ADC所需比较器呈几何级数增长，例如，一个N位的ADC，需要2
N
‑1个比较器完成运算，如果N＝12，那么ADC需要4095个比较器来进行运算。尽管采用如氮化镓、砷化镓等III
‑
V族材料的新型半导体ADC可获得一定程度的分辨率和带宽提升，但是在降低电路面积、复杂度以及能耗方面，传统的硅半导体ADC依旧存在短板。
[0003]ADC如果采用超导材料，凭借超导材料在高速数字逻辑、低功耗、量子准确性、可延展性、零电阻、抗磁性等特点，以及在速度和灵敏度方面的巨大优势，超导ADC将能够在功耗极低的同时极大降低电路面积以及复杂度，例如，N位的超导ADC只需N个比较器对信号进行量化，与传统的硅半导体ADC相比，具有极大的优势。
[0004]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种互补型超导周期比较器及模数转换器，用于解决现有技术中模数转换电路复杂度高、能耗较大以及运行速度很难提升的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种互补型超导周期比较器，所述互补型超导周期比较器包括：互补型超导量子干涉模块、输入模块及传输模块，其中：
[0007]所述输入模块将接收到的单磁通量子时钟信号进行单向传输，并阻止回流电流对前级电路进行干扰；
[0008]所述互补型超导量子干涉模块的输入端与模拟信号、基准信号及所述输入模块的输出端连接，使模拟信号工作在所述超导量子干涉模块内部的基准信号的参数范围内，并通过对比模拟信号、基准信号及单磁通量子时钟信号输出对应的比较结果；
[0009]所述传输模块的输入端与所述互补型超导量子干涉模块的输出端连接，基于所述比较结果产生用于传输的对应的单磁通量子输出信号。
[0010]可选地，所述互补型超导量子干涉模块包括第一支路、第二支路、第三支路、第一电阻及第一电流源，其中：所述第一支路的第一端与正相模拟信号连接，所述第一支路的第
二端与所述输入模块的输出端连接；所述第二支路的第一端与反相模拟信号连接，所述第二支路的第二端与所述第一支路的第二端连接；所述第三支路的第一端与参考地连接，所述第三支路的第二端与所述第二支路的第二端连接，其中，通过所述第三支路的第二端输出对应的比较结果；所述第一电阻的第一端与所述第三支路的第二端连接；所述第一电流源连接于所述第一电阻的第二端与参考地之间。
[0011]可选地，所述第一支路包括：第一电感及第一约瑟夫森结，其中，所述第一电感的第一端与参考地连接，所述第一电感的第二端与正相模拟信号连接；所述第一约瑟夫森结的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述第一约瑟夫森结的第二端与所述输入模块的输出端连接。
[0012]可选地，所述第二支路包括：第二电感及第二约瑟夫森结，其中，所述第二电感的第一端与参考地连接，所述第二电感的第二端与反相模拟信号连接；所述第二约瑟夫森结的第一端与所述第二电感的第二端连接，所述第二约瑟夫森结的第二端与所述第一约瑟夫森结的第二端连接。
[0013]可选地，所述第三支路包括第三约瑟夫森结，其中，所述第三约瑟夫森结的第一端与参考地连接，所述第三约瑟夫森结的第二端与所述第二约瑟夫森结的第二端连接。
[0014]可选地，所述第一电感与所述第二电感的参数相等；所述第一约瑟夫森结与所述第二约瑟夫森结的临界电流相等，所述第一约瑟夫森结与所述第二约瑟夫森结的临界电流均小于所述第三约瑟夫森结的临界电流。
[0015]可选地，所述输入模块包括：第四约瑟夫森结、第五约瑟夫森结、第六约瑟夫森结、第三电感、第四电感、第五电感、第六电感、第二电阻及第二电流源，其中：所述第六电感的第一端与单磁通量子时钟信号连接；所述第六约瑟夫森结连接于所述第六电感的第二端与参考地之间；所述第五电感的第一端与所述第六电感的第二端连接；所述第二电阻的第一端与所述第五电感的第二端连接；所述第二电流源连接于所述第二电阻的第二端与参考地之间；所述第四电感的第一端与所述第五电感的第二端连接；所述第五约瑟夫森结连接于所述第四电感的第二端与参考地之间；所述第三电感的第一端与所述第四电感的第二端连接；所述第四约瑟夫森结的第一端与所述第三电感的第二端连接，所述第四约瑟夫森结的第二端与所述互补型超导量子干涉模块连接。
[0016]可选地，所述传输模块包括：第七约瑟夫森结、第八约瑟夫森结、第七电感、第八电感、第九电感、第十电感、第三电阻及第三电流源，其中：所述第七电感的第一端与所述互补型超导量子干涉模块的输出端连接；所述第七约瑟夫森结连接于所述第七电感的第二端与参考地之间；所述第八电感的第一端与所述第七电感的第二端连接；所述第三电阻的第一端与所述第八电感的第二端连接；所述第三电流源连接于所述第三电阻的第二端与参考地之间；所述第九电感的第一端与所述第八电感的第二端连接；所述第八约瑟夫森结连接于所述第九电感的第二端与参考地之间；所述第十电感的第一端与所述第九电感的第二端连接，通过所述第十电感的第二端传输单磁通量子输出信号。
[0017]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种模数转换器，用于进行模数转换，所述模数转换器包括：所述互补型超导周期比较器、逻辑控制电路、时序控制电路及数模转换电路，其中：
[0018]所述时序控制电路的输入端连接时序信号；所述互补型超导周期比较器的输入端
与所述时序控制电路及所述数模转换电路的输出端连接；所述逻辑控制电路的输入端与所述互补型超导周期比较器的输出端连接；所述数模转换电路的输入端与所述逻辑控制电路的输出端连接。
[0019]如上所述，本专利技术的一种互补型超导周期比较器及模数转换器，具有以下有益效果：
[0020]本专利技术的互补型超导周期比较器及模数转换器，能够降低功耗的同时极大降低电路面积以及复杂度，提升模数转换的准确性。
附图说明
[0021]图1显示为本专利技术的互补型超导周期比较器的电路结构示意图。
[0022]图2显示为本专利技术的互补型超导周期比较器的波形示意图。
[0023]附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种互补型超导周期比较器，其特征在于，所述互补型超导周期比较器包括：互补型超导量子干涉模块、输入模块及传输模块，其中：所述输入模块将接收到的单磁通量子时钟信号进行单向传输，并阻止回流电流对前级电路进行干扰；所述互补型超导量子干涉模块的输入端与模拟信号及所述输入模块的输出端连接，使模拟信号工作在所述超导量子干涉模块内部的基准信号的参数范围内，并通过对比模拟信号、基准信号及单磁通量子时钟信号输出对应的比较结果；所述传输模块的输入端与所述互补型超导量子干涉模块的输出端连接，基于所述比较结果产生用于传输的对应的单磁通量子输出信号。2.根据权利要求1所述的互补型超导周期比较器，其特征在于：所述互补型超导量子干涉模块包括第一支路、第二支路、第三支路、第一电阻及第一电流源，其中：所述第一支路的第一端与正相模拟信号连接，所述第一支路的第二端与所述输入模块的输出端连接；所述第二支路的第一端与反相模拟信号连接，所述第二支路的第二端与所述第一支路的第二端连接；所述第三支路的第一端与参考地连接，所述第三支路的第二端与所述第二支路的第二端连接，其中，通过所述第三支路的第二端输出对应的比较结果；所述第一电阻的第一端与所述第三支路的第二端连接；所述第一电流源连接于所述第一电阻的第二端与参考地之间。3.根据权利要求2所述的互补型超导周期比较器，其特征在于：所述第一支路包括：第一电感及第一约瑟夫森结，其中，所述第一电感的第一端与参考地连接，所述第一电感的第二端与正相模拟信号连接；所述第一约瑟夫森结的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述第一约瑟夫森结的第二端与所述输入模块的输出端连接。4.根据权利要求3所述的互补型超导周期比较器，其特征在于：所述第二支路包括：第二电感及第二约瑟夫森结，其中，所述第二电感的第一端与参考地连接，所述第二电感的第二端与反相模拟信号连接；所述第二约瑟夫森结的第一端与所述第二电感的第二端连接，所述第二约瑟夫森结的第二端与所述第一约瑟夫森结的第二端连接。5.根据权利要求4所述的互补型超导周期比较器，其特征在于：所述第三支路包括第三约瑟夫森结，其中，所述第三约瑟夫森结的第一端与参考地连接，所述第三约瑟夫森结的第二端与所述第二约瑟夫森结的第二端连接。6.根据权利要求5所述的互补型超导周期比较器，其特征在于：所述第一电感与所述第二电感的参数相等；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李楒琪，任洁，王镇，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：