一种互补型超导周期比较器及模数转换器

1.本发明涉及超导电路设计与应用技术领域，特别是涉及一种互补型超导周期比较器及模数转换器。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术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技术的背景技术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。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明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。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明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：
7.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；
8.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；
9.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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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。
17.为实现上述目的及其他相关目的，本发明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：
18.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。
19.如上所述，本发明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：
20.本发明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
21.图1显示为本发明的互补型超导周期比较器的电路结构示意图。
22.图2显示为本发明的互补型超导周期比较器的波形示意图。
23.附图标记说明
[0024]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
互补型超导周期比较器
[0025]
11
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互补型超导量子干涉模块
[0026]
111
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第一支路
[0027]
112
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第二支路
[0028]
113
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第三支路
[0029]
12
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输入模块
[0030]
13
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传输模块
具体实施方式
[0031]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0032]
请参阅图1至图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0033]
如图1所示，本实施例提供一种互补型超导周期比较器1，所述互补型超导周期比较器1包括：互补型超导量子干涉模块11、输入模块12及传输模块13，其中：
[0034]
如图1所示，输入模块12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。
[0035]
具体地，作为示例，如图1所示，输入模块12包括：第四约瑟夫森结j4、第五约瑟夫森结j5、第六约瑟夫森结j6、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5、第六电感l6、第二电阻r2及第二电流源ib2，其中：第六电感l6的第一端与单磁通量子时钟信号连接；第六约瑟夫森结j6连接于第六电感l6的第二端与参考地gnd之间；第五电感l5的第一端与第六电感l6的第二端连接；第二电阻r2的第一端与第五电感l5的第二端连接；第二电流源ib2连接于第二电阻r2的第二端与参考地gnd之间；第四电感l4的第一端与第五电感l5的第二端连接；第
五约瑟夫森结j5连接于第四电感l4的第二端与参考地gnd之间；第三电感l3的第一端与第四电感l4的第二端连接；第四约瑟夫森结j4的第一端与第三电感l3的第二端连接，第四约瑟夫森结j4的第二端与互补型超导量子干涉模块11连接。
[0036]
需要说明的是，单磁通量子时钟信号通常由超导单磁通量子自动测试系统产生，单磁通量子时钟信号在电学上可以看作为交变的振荡超导电流，每振荡一次产生一个单磁通量子，而每一个单磁通量子又可以被表征在对应的单磁通量子时钟信号中，其中，超导单磁通量子自动测试系统在这里就不一一赘述。
[0037]
当输入端口ti没有检测到单磁通量子时钟信号输入且第二电流源ib2输出偏置电流时，第四约瑟夫森结j4、第五约瑟夫森结j5及第六约瑟夫森结j6均为超导态，第二电流源ib2所输出的偏置电流通过第五约瑟夫森结j5及第六约瑟夫森结j6流向参考地gnd。
[0038]
当输入端口ti检测到单磁通量子时钟信号输入且第二电流源ib2输出偏置电流时，第五约瑟夫森结j5与第六约瑟夫森结j6由超导态触发到电阻态，将输入模块12中的单磁通量子传输至后级的互补型超导量子干涉模块11中。如果互补型超导量子干涉模块11中的约瑟夫森结触发为电阻态、且由于欠阻尼的约瑟夫森结迟滞效应产生大约2.7毫伏的电压时，会产生回流电流。如果回流电流大于第四约瑟夫森结j4的临界电流，则第四约瑟夫森结j4会由超导态触发为电阻态，因此，调节输入模块12中约瑟夫森结与电感的参数、调节前级电路的阻抗能够降低由互补型超导量子干涉模块11引起的回流电流对输入模块12的消极影响(通常使输入模块12中第四约瑟夫森结j4的临界电流小于互补型超导量子干涉模块11中约瑟夫森结的临界电流)，一方面能够保证输入模块12对单磁通量子时钟信号的单向传输属性，另一方面避免对前级电路进行干扰，具体的调节参数的过程在这里就不一一赘述。
[0039]
需要进一步说明的是，还可以采用多个约瑟夫森结串联、多个约瑟夫森结并联以及多个约瑟夫森结串并联相结合的方式对输入模块12中约瑟夫森结的连接方式进行设置，具体的设置在这里就不一一赘述，只要能保证输入模块12对单磁通量子时钟信号的单向传输属性以及避免对前级电路进行干扰，任意输入模块12的设置形式均适用，并不以本实施例为限。
[0040]
如图1所示，互补型超导量子干涉模块11的输入端与模拟信号、基准信号及输入模块12的输出端连接，使模拟信号工作在超导量子干涉模块11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。
[0041]
具体地，作为示例，如图1所示，互补型超导量子干涉模块11包括第一支路111、第二支路112、第三支路113、第一电阻r1及第一电流源ib1，其中：第一支路111的第一端与正相模拟信号pin+连接，第一支路111的第二端与输入模块12的输出端连接；第二支路112的第一端与反相模拟信号pin-连接，第二支路112的第二端与第一支路111的第二端连接；第三支路113的第一端与参考地gnd连接，第三支路113的第二端与第二支路112的第二端连接，其中，通过第三支路113的第二端输出对应的比较结果；第一电阻r1的第一端与第三支路113的第二端连接；第一电流源ib1连接于第一电阻r1的第二端与参考地gnd之间。
[0042]
更具体地，第一支路111包括：第一电感l1及第一约瑟夫森结j1，其中，第一电感l1的第一端与参考地gnd连接，第一电感l1的第二端与正相模拟信号pin+连接；第一约瑟夫森结j1的第一端与第一电感l1的第二端连接，第一约瑟夫森结j1的第二端与输入模块12的输
出端连接，即第一约瑟夫森结j1的第二端与第四约瑟夫森结j4的第二端连接；第二支路112包括：第二电感l2及第二约瑟夫森结j2，其中，第二电感l2的第一端与参考地连接，第二电感l2的第二端与反相模拟信号pin-连接；第二约瑟夫森结j2的第一端与第二电感l2的第二端连接，第二约瑟夫森结j2的第二端与第一约瑟夫森结j1的第二端连接；第三支路113包括第三约瑟夫森结j3，其中，第三约瑟夫森结j3的第一端与参考地gnd连接，第三约瑟夫森结j3的第二端与第二约瑟夫森结j2的第二端连接。进一步地，第一电感l1与第二电感l2的参数相等；第一约瑟夫森结j1与第二约瑟夫森结j2的临界电流相等，第一约瑟夫森结j1与第二约瑟夫森结j2的临界电流均小于第三约瑟夫森结j3的临界电流。
[0043]
需要说明的是，第一支路111构成正信号射频型超导量子干涉单元，第二支路112构成负信号射频型超导量子干涉单元，第三支路113构成接地型约瑟夫森采样结。互补型超导量子干涉模块11内部的基准信号由第一电流源ib1、第一支路111、第二支路112及第三约瑟夫森结j3共同作用产生，基准信号中电流周期的宽度由第一电感l1与第二电感l2的参数决定。
[0044]
当第一电流源ib1输出偏置电流、互补型超导量子干涉模块11未接收到单磁通量子时钟信号、以及无正相模拟信号pin+与反相模拟信号pin-输入时，互补型超导量子干涉模块11中的约瑟夫森结(包括：第一约瑟夫森结j1、第二约瑟夫森结j2及第三约瑟夫森结j3)均为超导态，偏置电流通过第三支路113流入参考地gnd。
[0045]
当第一电流源ib1输出偏置电流、互补型超导量子干涉模块11接收到单磁通量子时钟信号、且无正相模拟信号pin+与反相模拟信号pin-输入时，互补型超导量子干涉模块11中的约瑟夫森结均为超导态，偏置电流以及单磁通量子时钟信号通过第三支路113流入参考地gnd。
[0046]
当第一电流源ib1输出偏置电流、互补型超导量子干涉模块11未接收到单磁通量子时钟信号、但有正相模拟信号pin+与反相模拟信号pin-输入时，第三支路113中第三约瑟夫森结j3为超导态，第一支路111与第二支路112中的约瑟夫森结依据基准信号的电流的增长周期由超导态触发为电阻态。
[0047]
当第一电流源ib1输出偏置电流、互补型超导量子干涉模块11接收到单磁通量子时钟信号、且有正相模拟信号pin+与反相模拟信号pin-输入时，如果流过第一支路111与第二支路112中的电流总和大于基准信号的电流，第三支路113中的约瑟夫森结由超导态触发为电阻态，第三支路113将单磁通量子传递至传输模块13，则传输模块13输出逻辑“1”；如果流过第一支路111与第二支路112中的电流总和小于基准信号的电流，第三支路113中的约瑟夫森结为超导态，无单磁通量子流向传输模块13，则传输模块13输出逻辑“0”。
[0048]
需要进一步说明的是，还可以采用相位量子、电荷量子等形式对互补型超导量子干涉模块11进行设置，具体的设置形式在这里就不一一赘述，只要能使模拟信号工作在周期性递增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，任意互补型超导量子干涉模块11的设置形式均适用，并不以本实施例为限。
[0049]
如图1所示，传输模块13的输入端与互补型超导量子干涉模块11的输出端连接，基于比较结果产生用于传输的对应的单磁通量子输出信号。
[0050]
具体地，作为示例，如图1所示，传输模块13包括：第七约瑟夫森结j7、第八约瑟夫
森结j8、第七电感l7、第八电感l8、第九电感l9、第十电感l10、第三电阻r3及第三电流源ib3，其中：第七电感l7的第一端与互补型超导量子干涉模块11的输出端连接；第七约瑟夫森结j7连接于第七电感l7的第二端与参考地gnd之间；第八电感l8的第一端与第七电感l7的第二端连接；第三电阻r3的第一端与第八电感l8的第二端连接；第三电流源ib3连接于第三电阻r3的第二端与参考地gnd之间；第九电感l9的第一端与第八电感l8的第二端连接；第八约瑟夫森结j8连接于第九电感l9的第二端与参考地gnd之间；第十电感l10的第一端与第九电感l9的第二端连接，通过第十电感l10的第二端传输单磁通量子输出信号。
[0051]
需要说明的是，当第三电流源ib3输出偏置电流、且没有单磁通量子流向传输模块13时，传输模块13中的约瑟夫森结(包括：第七约瑟夫森结j7与第八约瑟夫森结j8)均为超导态，偏置电流通过第七约瑟夫森结j7与第八约瑟夫森结j8流入参考地gnd；当第三电流源ib3输出偏置电流、且有单磁通量子流向传输模块13时，传输模块13中的约瑟夫森结由超导态触发为电阻态，将单磁通量子进行传输，传输模块13所输出对应的逻辑“1”与逻辑“0”合成为单磁通量子输出信号。
[0052]
需要进一步说明的是，还可以采用多个约瑟夫森结串联、多个约瑟夫森结并联以及多个约瑟夫森结串并联相结合的方式对传输模块13中约瑟夫森结的连接方式进行设置，具体的设置在这里就不一一赘述，只要能保证传输模块13基于比较结果产生用于传输的对应的单磁通量子输出信号，任意传输模块13的设置形式均适用，并不以本实施例为限。
[0053]
作为示例，图2展示了互补型超导周期比较器的波形示意图，其中，输入端口包括端口ti、端口pin+与端口pin-，端口ti接收时钟源，端口pin+接收正相模拟信号，端口pin-接受反相模拟信号；输出端口包括端口qo，qo用于传输单磁通量子脉冲，波形采用边沿触发模式。作为示例，端口pin+与端口pin-输入极性相反的斜坡信号，幅值范围介于-0.1毫安至
±
4毫安，在模拟信号的范围内包括一百个时钟(其中在第一个基准信号范围内对应二十二个时钟，在第二个基准信号范围内对应十六个时钟)，则端口在qo产生三十八次逻辑电平跳转，跳转的位置与基准信号范围内的所在的时钟对应，因此，互补型超导周期比较器能够准确地进行比较操作，其中，第一个基准信号范围约为0.5毫安至1.3毫安，第二个基准信号范围约为2.5毫安至3.2毫安，两个基准信号范围之间的周期宽度约为2毫安。
[0054]
本实施例还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：本实施例所述的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：时序控制电路的输入端连接时序信号；互补型超导周期比较器的输入端与时序控制电路及数模转换电路的输出端连接；逻辑控制电路的输入端与互补型超导周期比较器的输出端连接；数模转换电路的输入端与逻辑控制电路的输出端连接。
[0055]
需要说明的是，所述模数转换器为超导型模数转换器，能够降低功耗，同时，n位的所述模数转换器只需n个比较器对信号进行量化，相较于传统的硅半导体adc，所述模数转换器能够极大地降低电路面积、复杂度以及能耗。
[0056]
综上所述，本发明的一种互补型超导周期比较器及模数转换器至少包括：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。本发明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能够极大降低电路面积以及复杂度，提升模数转换的准确性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0057]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
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；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。7.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。8.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。9.一种模数转换器，用于进行模数转换，其特征在于：所述模数转换器包括：如权利要求1-8任意一项所述的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：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。

技术总结
本发明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。


技术研发人员：李楒琪 任洁 王镇
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/4