超导单磁通量子数字电路的全加器设计与应用探索

随着超导单磁通量子（Single Flux Quantum,SFQ）数字电路的集成度规模不断提升,基于SFQ标准单元库及知识产权（Intellectual Property,IP）电路的设计将会逐渐取代原有的专用定制化数字电路设计的方式.与此同时,IP电路也可以作为新设计方法研究和新工艺及单元库可靠性的验证电路.本文选择大规模数字电路中的基础运算单元全加器为研究对象,希望能在尚在开发中的工艺下得到一个更加稳定工作和完整测试功能的全加器.本文基于自研SIMIT Nb03工艺上开发的SFQ单元库,设计了两种类型的全加器,且实现了全加器逻辑功能和工作性能的低频与高频测试表征.本文的第二种单级型全加器跟同类型的其他全加器相比,在保证了结数量和面积消耗偏小的优势下,又减少了设计难度和便于灵活扩展,使得其在电路IP化使用中也具有指导意义.低频测试结果表明,两种全加器均正确工作,其中单级型全加器具备良好的工作阈值.该款全加器的高频测试显示电路最高工作频率可达22 GHz.本文对测试结果进行详细分析,并基于此针对大规模电路实现开展简单应用探索.     

100GHz第二代超导集成电路

当今世界上最快的集成电路采用的是超导金属铌,而非半导体化合物制造。该技术基于约瑟夫森结器件和超导连接间单个磁通量子的传送。 这些工作在10K温度下的超导IC,与1980年早期研究的超导IC大有不同。正是在那些项目快结束的时候,一些新发现导致第二代超导材料和电路制造工艺的出现,发展出一种基于单个磁通量子的存储和传输,称为快     

约瑟夫森结的电路模型及其在超导电子学中的应用

为方便约瑟夫森结及其相关电路的仿真研究,根据约瑟夫森方程首次提出了约瑟夫森结的电路模型,给出了具体的电路原理图,并进行了封装.利用这个模型可以对约瑟夫森结的相关特性进行深入系统的仿真研究,这样不必自己编写程序对系统的微分方程进行数值求解,大大提高了工作效率.利用这个模型,对约瑟夫森结的混沌行为、相位锁定特性、RSFQ电路和SQUID进行了研究,结果说明了模型的正确性和实用性,模型的建立对于促进超导器件的相关研究具有一定意义.     

超导量子干涉器先进军用电子装备中的基础元件

20世纪70年代初期,利用低温超导材料,人们研制出一些性能非常优异的电子学元件--超导量子干涉器和微波滤波器,但它们在相当长的时间内都停留在实验室.90年代后,超导电子学的开发成果主要是用于微弱低频磁场测量的高温超导量子干涉器,和用于传统微波技术领域中的高温超导滤波器.但是,与传统非超导技术相比,高温超导元件和技术还远没有成熟,由于制冷技术和成品率的问题,高温超导电子学系统的小型化和可靠性上仍然存在一些问题.然而,目前许多试验却证实了高温超导量子干涉器和微波无源器件不但能大幅度提高传统电子学仪器、装备和系统的性能和技术指标,还可能形成许多全新的应用.本文简单介绍了超导量子干涉器以及它在未来军用电子装备中的可能应用.     

数字技术中的模拟电路技术

由于数字电路是利用上升沿／下降沿很短的脉冲信号,所以会向外部放出包括高额成分的多余电磁波（噪声）,而且对外部来的电磁波（噪声）敏感地响应,造成误动作。另外在电路内部也存在线间产生交调失真、数字器件的通／断时电流急骤变化引起电源电压变动等问题。这样就需要在数字电路中考虑布线的电感和寄生电容构成的分布常数电路、防止上冲、下冲造成波形的混乱及信号反射、延迟、衰减、线问电磁干扰的交调失真。而解决这些问题的滤波器、屏蔽等都是模拟技术。由于数字电路技术在汽车、火车、收音机控制中的应用,高可靠性地实现了以前用…     

CMOS电路数字密码锁的设计

数字密码锁具有操作简便、保密性好等特点,而采用ＣＭＯＳ集成电路组成数字密码锁控制装置,更兼有电源范围宽、功耗低和工作可靠的优点,可广泛用于家庭及保险箱柜等场合,是目前比较理想的保安锁具。１．　控制要求数字密码锁的实际控制对象是电磁锁的电磁线圈,可规定线圈断电为落锁或加锁,线圈通电为开锁。电磁线圈一般为交流线圈（特殊情况下也可采用直流线圈）,可用数字密码电路驱动中间继电器来控制其电流通断。本文所述ＣＭＯＳ电路数字密码锁能满足下列控制要求：（１）该锁具有可重复８位密码开启功能,且在输够８位密码后进行…     

PSpice子电路模型的创建

对于常用的电路单元以及集成电路新产品，建立一个子电路模型，并作为一个器件添加到PSpice模型库中，就可以使电路系统设计人员非常方便地使用这些产品。文章在介绍Pspice模型库中子电路描述语句的基础上，针对两种不同类型的子电路，介绍了建立子电路模型的方法，并指出了调用新建子电路模型时必须注意的问题。     

超欧姆型热库环境下互感效应对磁通量子比特退相干的影响

在二能级近似下运用Bloch-Redfield方程,研究了超导量子电路中的磁通量子比特退相干在超欧姆热库环境下受互感效应的影响。研究结果表明：（1）在超欧姆热库环境下,提高环境指标系数有利于延长超导磁通量子比特的退相干时间;（2）构建超欧姆型热库环境可以改进固态量子比特的退相干;（3）电感元件间的互感耦合对量子电路系统退相干的影响是比较复杂的,调控好电感元件间的互感耦合有利于提高退相干时间。     

三结磁通量子比特中处于亚稳态粒子的热逃逸和量子隧穿

运用热力学统计中Kramers理论和Wentzel-Kramers-Brillouin(WKB)近似理论,分析了三结磁通量子比特中处于亚稳态粒子的热逃逸和量子隧穿逃逸。在0.01K到4.2K温度下,计算出了粒子的逃逸率,得到了跳变磁通随磁场和温度变化的分布规律,并同两结超导干涉仪的分布规律进行了定量比较。结果显示,三结磁通量子比特自身噪声比两结超导干涉仪大。     

微波单片模拟电路CAD软件

本文介绍清华电子系正在研制的一部大型微波单片集成电路CAD软件.该软件用于MMIC及MIC模拟电路的分析与优化设计,主要可进行低噪声放大、宽频带放大、功率放大、混频、滤波、天线及匹配网络等电路设计.针对MMIC的特点,采用了多种先进的数值分析方法.在元件分析方面使用了场匹配法、直线法、模型法;电路方面采用元件灵敏度分析、矩量法全电路分析、谐波平衡非线性分析、蒙特卡洛成品率分析;优化技术上利用全域随机优化、梯度优化、灵敏度优化等.经计算与验证,该软件精度高、效果好、使用方便.目前仍在进一步开发研究.     

GaAs数字单片电路的计算机模拟

本文在开发并确立通用电路分析程序SPICE3A7的GaAs MESFET模型及相应模型参数提取方法的基础上,对GaAs MESFET器件及相关BFL.单元电路进行了直流和瞬态的计算机模拟和部分优化,取得了较好结果;并对研制中的分频器电路设计进行了计算机研究.     

新型微处理器管理电路MAX691A及其应用

介绍微处理器管理电路ＭＡＸ６９１Ａ，以及它具有的电源掉电管理、看门狗和存贮器信息保护等功能。     

实现数字与模拟功能的全定制电路

本文提出了一种可实现二值、三值组合逻辑、时序逻辑和多路数字模拟开关等功能的全定制多功能多值逻辑阵列集成电路(简称MMAIC)。理论分析和实验证明:MMAIC为信号的非破坏性信息处理提供了一种新的硬件手段。其功能明显优于同类的二值产品。