积分电路及所适用的超导量子干涉传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种积分电路及所适用的超导量子干涉传感器。根据本实用新型专利技术所述的传感器，在所述积分电路中配置受外部控制信号的选通器，并根据所述控制信号改变所述积分电路，使得所述积分电路能够进行正极性积分、负极性积分、复位和调试中的一种。由此使超导量子干涉器件能够获得最佳工作参数，并灵活选定工作点，简化了现有超导量子干涉传感器读出电路中的积分电路。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
积分电路及所适用的超导量子干涉传感器
[0001 ] 本技术涉及一种积分电路及所适用的超导量子干涉传感器。
技术介绍
超导量子干涉器件(SuperconductingQuantum Interference Device,以下简称SQUID)用于目前已知的最灵敏的磁传感器，其中低温超导SQUID灵敏度达到10飞特，高温超导SQUID灵敏度达到100飞特。这些SQUID是重要的高端应用传感器，广泛应用于生物磁，地球物理探测，极低场核磁共振仪器设备中。SQUID与读出电路一起构成了超导量子干涉传感器，由于SQUID工作的特殊性，即实现磁通电压的线性转换是基于读出电路原理来实现的。SQUID器件并非上电即投入运行的器件。超导量子干涉器件由超导材料通过薄膜和微加工工艺制备而成的微电子器件，受到材料和工艺的限制，器件良率低，即使是同一批次加工的器件之间的一致性也较差。因此器件之间的工作参数，如偏置电流和电阻特性完 全不同。因此与SQUID器件配合的读出电路，不能将偏置电流等参数固定，而需要根据在低温环境下实际运行情况来调节参数。因此在传感器投入运行前要具备调试测试功能，通常要求读出电路能切换成放大器模式，在外界加载测试磁场的情况下，能在电路输出端观测到SQUID电压响应信号，通过这个电压响应，用户在调节偏置电流时就可以监测SQUID磁通电压响应的情况，判断是否处于灵敏度最高的状态(即响应的电压最大)。通过放大模式，可辅助实现SQUID器件偏置电流的调节。另一方面，由于SQUID磁场电压转换特性是非线性的，呈现出周期的类正弦函数的特性，因此灵敏度最大的工作点可能具有正的磁通电压转换率ωνΑ?Φ)或负的磁通电压转换率ωνΜΦ)。因此为了能够选择到最佳的灵敏度工作点，读出电路中的积分电路要求具有正极性积分和负极性积分可选择功能，使得电路可锁定在具有正磁通电压转换斜率和负磁通电压转换斜率的工作点上。此外，在外部干扰的情况下，读出电路在闭环工作的状态下，可能出现因干扰发生的溢出现象，由于SQUID的特殊性，在溢出后不能自动回复正常工作状态。为了让电路能回归工作点，要求电路具有复位功能。为了满足上述需求，目前的超导量子干涉传感器在为每个SQUID器件配置读出电路时，还需要提供调试电路。这使得目前的传感器的电路体积和功耗大，无法应对SQUID传感器的尺寸越来越小的需求。因此，要想提高传感器的集成度，需要对现有的积分电路及读出电路进行改进。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种积分电路及所适用的超导量子干涉传感器，用于解决现有技术中积分电路及读出电路结构复杂的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种用于超导量子干涉传感器的积分电路，其中，所述超导量子干涉传感器包括:超导量子干涉器件、与所述超导量子干涉器件的输出端相连的前置放大器及与所述积分电路相连的反馈电路，所述积分电路至少包括:用于将所述前置放大器所输出的电信号进行积分处理的积分子电路；与所述前置放大器和积分子电路相连且用于在外部控制信号的控制下令所述积分子电路进行正极性积分或负极性积分的选通器。优选地，所述积分子电路包括:与所述选通器相连的放大器，与所述放大器的输出端和所述放大器的负输入端相连的电容，其中，所述电容与所述放大器的负输入端还与地线相连。优选地，所述选通器包括:第一选通器，其中，所述第一选通器的输入端与所述前置放大器的输出端相连，所述第一选通器包括:第一选通开关，连接所述第一选通器的输入端和所述放大器的负输入端；第二选通开关，连接所述第一选通器的输入端和所述放大器的正输入端；第二选通器，其中，所述第二选通器的输入端与所述反向器的输出端相连，所述第二选通器包括:第五选通开关，连接所述反向器的输出端和所述反馈电路的输入端；第六选通开关，连接所述反向器的输出端和所述反馈电路的输入端。优选地，所述选通器还用于在外部控制信号的控制下令所述积分子电路进行复位。优选地，所述选通器中的第一选通器包括:第三选通开关，一端连接所述前置放大器的输出端，另一端悬空。优选地，所述选通器中的第二选通器包括:第七选通开关，与所述积分子电路中的电容并联且一端接地。优选地，所述选通器还用于在外部控制信号的控制下令所述积分子电路输出所述前置放大器所输出的电信号。优选地，所述选通器中的第一选通器包括:第四选通开关，连接所述第一选通器的输入端和所述放大器的负输入端。优选地，所述选通器中的第二选通器包括:第八选通开关，与所述积分子电路中的电容并联且一端接地。基于上述目的，本技术还提供一种超导量子干涉传感器，其至少包括:超导量子干涉器件；与所述超导量子干涉器件相连的读出电路，包括:与所述超导量子干涉器件的输出端相连的前置放大器；与所述前置放大器的输出端相连的如上任一所述的积分电路；以及与所述积分电路相连的反馈电路。如上所述，本技术的积分电路及所适用的超导量子干涉传感器，具有以下有益效果:通过选通器的选通开关使得积分子电路能够正极性积分和负极性积分之间进行转换，简化了现有超导量子干涉传感器中的积分电路，有效缩小了传感器的尺寸；同时，由于精简了耗电器件的数量，本技术所述积分电路具有更低的功耗。【附图说明】图1显示为本技术的包含积分电路的超导量子干涉传感器的结构示意图。图2显示为本技术的积分电路的一种优选方式的结构示意图。元件标号说明1超导量子干涉传感器11超导量子干涉传器件12前置放大器13积分电路AUAO控制接口Sffl-B第一选通器S3B第一选通开关S4B第二选通开关SlB第三选通开关S2B第四选通开关Sffl-A第二选通器S3A第五选通开关S4A第六选通开关SlA第七选通开关S2A第八选通开关14反馈电路【具体实施方式】以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。如图1所示，本技术提供一种超导量子干涉传感器。所述传感器I包括:超导量子干涉器件11、读出电路。所述超导量子干涉器件11 (SQUID)用于利用超导量子干涉技术将所探测到的磁信号转换成电信号。具体地，所述超导量子干涉器件11利用超导量子干涉技术探测某频率的微弱磁信号，如心磁、脑磁、核磁共振、或地球物理磁信号等，并根据所探测到的磁信号改变自身的等效电阻，以便输出相应的电信号。所述超导量子干涉器件11包括:超导环和反馈线圈。所述读出电路用于将所述超导量子干涉器件11所转换的电信号进行前置处理，并予以输出。其中，所述读出电路包括:前置放大器12、积分电路13、及反馈电路14。所述前置放大器12与所述超导量子干涉器件11的输出端相连，用于将所述超导量子干涉器件11所输出的电信号予以放大。其中，所述前置放大器12的放大倍数可以是几十倍至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超导量子干涉传感器的积分电路，其特征在于，至少包括：?用于将所接收的电信号进行积分处理的积分子电路；?与所述积分子电路连接且用于在外部控制信号的控制下令所述积分子电路进行正极性积分或负极性积分的选通器。

【技术特征摘要】
1.一种用于超导量子干涉传感器的积分电路，其特征在于，至少包括: 用于将所接收的电信号进行积分处理的积分子电路； 与所述积分子电路连接且用于在外部控制信号的控制下令所述积分子电路进行正极性积分或负极性积分的选通器。2.根据权利要求1所述的用于超导量子干涉传感器的积分电路，其特征在于，所述积分子电路包括:与所述选通器相连的放大器，与所述放大器的输出端和所述放大器的负输入端相连的电容，其中，所述电容与所述放大器的负输入端还通过电阻与地线相连。3.根据权利要求2所述的用于超导量子干涉传感器的积分电路，其特征在于，所述选通器包括: 具有输入端的第一选通器，包括: 第一选通开关，连接所述第一选通器的输入端和所述放大器的负输入端； 第二选通开关，连接所述第一选通器的输入端和所述放大器的正输入端； 第二选通器，包括: 第五选通开关，连接所述放大器的输出端； 第六选通开关，连接所述放大器的输出端。4.根据权利要求1或3所述的用于超导量子干涉传感器的积分电路，其特征在于，所述选通器还用于在外部控制信号的控制下令所述积分子电路进行复位。5.根据权利要求4所述的用于超导量子干涉传感器的积分电路，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永良，张国峰，徐小峰，孔祥燕，谢晓明，
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：实用新型
国别省市：