DE1162405B - Kryotrontorschaltung mit zwei Parallelkryotrons - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTW^ PATENTAMT Internat. Kl.: H 03 k

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 al - 36/18

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

J 22289 VIII a/21 al
22. August 1962
6. Februar 1964

Die Erfindung betrifft eine Kryotrontorschaltung mit zwei sogenannten Parallelkryotrons, bei denen Steuerleiter und Torleiter parallel zueinander verlaufen.

Parallelkryotrons haben im normalleitenden Zustand einen höheren ohmschen Widerstand als aus zwei sich kreuzenden Leitern bestehende Kryotrons ähnlicher Abmessungen. Sie besitzen daher diesen gegenüber den Vorteil geringerer Schaltzeit, der jedoch durch den Nachteil, daß bei ihnen Steuerleiter und Torleiter relativ miteinander gekoppelt sind, im allgemeinen wieder aufgehoben wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil der bekannten Parallelkryotrons unter Wahrung ihres Vorteils zu vermeiden. Dies wird in einer Kryotronanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die beiden Parallelkryotrons derart hintereinandergeschaltet sind, daß die Ströme im Steuerleiter und Torleiter bei einem Parallelkryotron gleichgerichtet und bei dem anderen Parallelkryotron einander entgegengerichtet sind.

Brauchen die Parallelkryotrons keine Verstärkereigenschaft aufzuweisen, so wird die Breite der Torleiter nach einem weiteren Merkmal der Erfindung geringer gewählt als diejenige der Steuerleiter. Dies hat den Vorteil, daß stets beide Parallelkryotrons gleichzeitig ausgesteuert werden können.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger in den Zeichnungen erläuterter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

In F i g. 1 ist ein Parallelkryotron des zum Stande der Technik gehörenden Typs gezeigt. Dieses Kryotron besteht aus einem Torleiterstreifen 12, der einen Torleiterabschnitt 12,4 enthält, und zwei Steuerleiterstreifen 14 und 16. Die Leiterstreifen sind übereinander, parallel zueinander und getrennt voneinander auf eine supraleitende Abschirmplatte 18 aufgebracht. Die Leiterstreifen und die Abschirmplatte sind durch geeignete Schichten aus Isoliermaterial, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, gegeneinander isoliert. Der Torleiterabschnitt 12^4 besteht aus einem weichen supraleitfähigen Material, z. B. aus Zinn oder Indium, und die übrigen Teile des Torleiterstreifens 12 sowie die Steuerleiterstreifen 14 und 16 und die Abschirmplatte 18 bestehen aus einem harten Supraleitermaterial, z. B. aus Blei.

Beim Betrieb des Parallelkryotrons von F i g. 1 ist der Torleiterabschnitt 12,4 im supraleitenden Zustand, solange keine Stromsignale in den Steuerleitern 14 und 16 vorliegen. Durch das Anlegen von Signalen an einen oder beide der Steuerleiter 14 und 16 entsteht ein magnetisches Feld, das stark genug Kryotrontorschaltung mit zwei
Parallelkryotrons

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H.-E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen (Württ.), Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:
Charles J. Bertuch, Somerset, N. J.,
Norman H. Meyers, Chappaqua, N. Y.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 23. August 1961

(Nr. 133 528)

ist, um den aus weichem Supraleitermaterial bestehenden Torleiterabschnitt 12^4 normalleitend zu machen. Der dadurch in den Torleiterstreifen 12 eingeführte Widerstand kann benutzt werden, um eine Spannungsanzeige zu liefern oder um einen in dem Torleiterstreifen fliessenden Strom in einen damit parallel geschalteten supraleitenden Pfad umzuleiten.

Die Streifen 12, 14 und 16 sind viel breiter als dick. Ihre Stärke liegt bei etwa 10 000 Angström oder darunter. Die Stärke des Torleiters ist vorzugsweise merklich größer als die Eindringtiefe des supraleitenden Torleitermaterials bei der Betriebstemperatur der Vorrichtung. Bei diesem Aufbau,

d. h. mit dünnen, ebenen Tor- und Steuerleitern und dünnen trennenden Isolierschichten, arbeitet die Vorrichtung beim Anlegen von Signalen an einen einzigen Steuerleiter oder an zwei übereinanderliegende Steuerleiter, wie z. B. 14 und 16, im wesentliehen gleich.

F i g. 2 zeigt die Übergangskurve 20 für den Torleiterabschnitt 12^4 von Fig. 1. In dieser Figur ist der Torleiterstrom/g als Ordinate und der reine Steuerleiterstrom /,. als Abszisse aufgetragen. Bei Steuer- und Torstromwerten, die Orte unterhalb der Kurve darstellen, ist der Torleiterabschnitt 12,4 supraleitend, und bei Tor- und Steuerleiterstromwer-

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ten, die Orte oberhalb der Kurve darstellen, ist der Torleiterabschnitt normalleitend. Zweckmäßigerweise wird die Wirkungsweise dieser Vorrichtungen mit den Ausdrücken parallel oder antiparallel erläutert, wobei der Ausdruck parallel besagt, daß die Steuer- und Torleiterstöme in derselben Richtung angelegt werden, und der Ausdruck antiparallel, daß diese Ströme in entgegengesetzter Richtung angelegt werden. Es sei noch bemerkt, daß spiegelbildliche Ströme sowohl von I_g als auch von I_c in der Abschirmplatte 18 direkt unter den Streifen 12, 14 und 16 zurückfließen.

In der Vorrichtung von Fig. 1 sind die Steuer- und Torleiter gleich breit, und bei diesem Aufbau spricht, wie es Fig. 2 zeigt, die Vorrichtung auf in derselben Richtung angelegte Ströme wesentlich anders an als auf in entgegengesetzter Richtung angelegte Ströme. Der Wert I_gc (F i g. 2) stellt den Wert des Torleiterstroms dar, der bei Nichtvorliegen von Strom l_c in dem Steuerleiter wirksam ist, um den Torleiter normalleitend werden zu lassen. Die Werte -rl_cc und — I_cc stellen den kritischen Strom dar, der in dem Steuerleiter nötig ist, um bei Nichtvorliegen von Torleiterstrom den Torleiter normalleitend zu machen. Aus der Kurve 20 geht hervor, daß der kritische Strom, den der Torleiter führen kann, ohne normalleitend zu werden, erhöht wird, wenn Steuerleiterstrom in der entgegengesetzten Richtung angelegt wird, d. h., wenn die Vorrichtung antiparallel betrieben wird. Wenn der angelegte Steuerstrom dieselbe Richtung hat wie der Torstrom, wird die Strommenge, die der Torleiter führen kann, ohne normalleitend zu werden, wesentlich reduziert, wie es die Kurve erkennen läßt.

Bei einer der Hauptbetriebsarten von solchen Parallelkryotrons werden zwei Steuerleiter verwendet, wie sie Fig. 1 zeigt. Dem einen Steuerleiter wird ständig ein Vorspannstrom zugeführt, und der andere empfängt Steuerstromsignale, wodurch der Torleiterabschnitt zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand umgesteuert wird. In vielen solchen Schaltungen ist der Torleiter mit dem Steuerleiter einer zweiten Vorrichtung des gleichen Typs in Reihe geschaltet. Für diese Betriebsart ist es erforderlich, daß die Vorrichtung stromverstärkend wirkt, d. h., daß das Signal, das dem Signalsteuerleiter zugeführt werden muß, um den Torleiter normalleitend zu machen, kleiner ist als der Strom, den der Torleiter führen kann, ohne normalleitend zu werden. Wenn in Verbindung mit Fig. 1 und 2 angenommen wird, daß der Steuerleiter 14 der Vorspannleiter und der Steuerleiter 16 der Signalsteuerleiter sind, wird ein Strom in der negativen Richtung gleich dem in F i g. 2 gezeigten Wert I₂ als Vorspannstrom dem Leiter 14 zugeführt. Gleichzeitig wird ein Torstrom in der in Fig. 1 angegebenen Richtung, der die in Fig. 2 gezeigte GrOBeZ₁ hat, dem Torleiterstreifen 12 (F i g. 1) zugeführt. Beim Anlegen dieser Ströme an den Vorspannsteuerleiter und den Torleiter befindet sich der Arbeitspunkt am Punkt« in F i g. 2, der zwischen den beiden Linien 22 und 24 liegt. Die Linie 22 stellt die Neigung des äußersten linken Teils der Arbeitskurve 20 dar, und die Leitung 24 ist eine im Winkel von 45° verlaufende Linie, deren Neigung gleich 1 ist. Um effektiv eine Verstärkung zu erreichen, muß die Neigung des linken Teils der Kurve 20, der durch die Linie 22 dargestellt wird, größer als 1 sein, und der Arbeitspunkt α muß bei angelegtem Vorspann- und Torstrom links von der Linie 24 liegen, die die Neigung 1 hat.

Wenn der Torleiterabschnitt 12,4 von Fig. 1 normalleitend gemacht werden soll, wird ein Signal der in F i g. 2 gezeigten Stromstärke I₃ dem Signalsteuerleiter 16 von F i g. 1 zugeführt. Beim Anlegen dieses Signals befindet sich der Arbeitspunkt am Punkt b, und der Torleiterabschnitt 12 A ist normalo leitend. Wenn der Torleiterstreifen mit einem weiteren supraleitfähigen Streifen parallel geschaltet ist und der Strom I₁ dann aus dem Streifen 12 Λ abgeleitet wird, befindet sich der Arbeitspunkt am Punkt c, und in diesem Falle bleibt der Torleiter normalleitend. Nach der Stromumleitung wird danach das an den Signalsteuerleiter 16 gelegte Signal I₃ entfernt, und der Torleiter wird wieder supraleitend (Punkt d), wobei kein Strom in den Torleiterabschnitt fließt. Die Vorrichtung nimmt erneut ihren Ausao gangszustand am Punkt α an, wenn der Strom I₁ in den Torleiterstreifen 12 zurückgeschaltet wird. Die durch das Quadrat a be d dargestellte Operation ist der normale Fall, der vorliegt, wenn die Steuer- und Torleiter verschiedener Parallelkryotrons in Reihe liegen und eine solche Vorrichtung die andere steuert. In diesem Falle ist der Steuerleiterstrom für die eine Vorrichtung gleich dem Torleiterstrom für eine andere Vorrichtung, und daher sind die Ströme I₁ und /₃ gleich. Die tatsächliche Verstärkung ist in einer solchen Schaltung gleich 1, aber wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist es möglich, den Torleiterabschnitt ί2Α mit einem Signal, dessen Größe unter I₃ liegt, in den normalleitenden Zustand zu bringen, wobei dann die Verstärkung größer als 1 ist. Es ist nicht immer eine 1 überschreitende Verstärkung erforderlich. Andere Betriebsarten von Parallelkryotrons lassen sich z. B. mit Hilfe eines einzigen Steuerleiters erreichen, der mit einem genügend großen Strom erregt wird, um den Torleiter normalleitend zu machen. Das dem Steuerleiter zugeführte Signal ist dann größer als der von dem Torleiter geführte Strom.

Wenn in Parallelkrytrons eine Verstärkung erzielt wird, so geschieht das nur als Ergebnis der Verwendung eines Vorspannstroms in Verbindung mit den Steuersignalen. Das ist nur bei einer Vorrichtung möglich, bei der die Arbeitskurve eine 1 überschreitende Neigung hat, wie es F i g. 2 zeigt. Um dies zu erreichen, muß die Stärke des Torleiterabschnitts 12 A des Parallelkryotrons größer als die Eindringtiefe seines Materials bei der Betriebstemperatur sein. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Stärke des Torleiterabschnitts 12A zu seiner Eindringtiefe / bei Betriebstemperatur und der Verstärkung G des Parallelkryotrons, die durch die Neigung des linken Teils der Kurve 20 in F i g. 2 dargestellt wird, ist in F i g. 3 gezeigt. Für das Kryotronmaterial, dessen Eigenschaften in Fig. 3 aufgetragen sind, muß das Verhältnis von Torleiterstärke zu Eindringtiefe gleich 3,0 sein, um eine Verstärkung G gleich 1 zu erzeugen, d. h. eine Kurve, bei der die Neigung des linken Kurventeils genau gleich der Neigung der Linie 24 in F i g. 2 ist. Bei Erhöhung des Verhältnisses zwischen Stärke und Eindringtiefe erhält man gemäß Fig. 3 höhere Verstärkungsgrade.

Fig. 4 und 5 zeigen die Kennlinien von Parallelkrytrons der in F i g. 1 gezeigten Art, bei denen der Steuerleiter breiter als der Torleiter ist. In diesen

Figuren ist jeweils die Kurve20 von Fig. 2, welche die Kennlinie für gleich breite Steuer- und Torleiter ist, gestrichelt eingezeichnet. Fig. 4 stellt die ausgezogene Kurve 30 die Kennlinie eines Parallelkryotrons dar, dessen Torleiter dieselbe Breite hat wie der, dessen Kennlinien durch die Kurve 20 dargestellt ist, und dessen Steuerleiter breiter ist. Da die Torleiter für die Kurven 20 und 30 gleich breit (und gleich stark) sind, sollte man auch erwarten, daß der kritische Eigenstrom I_gc beider Vorrichtungen derselbe ist. Der breitere Steuerleiter erzeugt jedoch einen Effekt ähnlich dem einer zweiten Abschirmschicht, so daß der kritische Torstrom I_gc der Vorrichtung von Kurve 30 etwas höher ist. Da der Steuerleiter für die der ausgezogenen. Kurve 30 entsprechende Vorrichtung breiter ist als der für die Vorrichtung, der die gestrichelte Kurve 20 entspricht, ist der Strom, der in dem breiteren Steuerleiter nötig ist, um den zugeordneten Torleiter normalleitend zu machen, größer als der in dem schmaleren Steuerleiter erforderliche. Die Punkte, wo die Kurve 30 die Ordinate (I_gc) und die Abszisse (I_cc) von Fig. 4 kreuzt, sind daher vom Ursprungspunkt weiter entfernt als die Schnittpunkte für die gestrichelte Kurve 20. Ein weiterer und bedeutsamer Unterschied zwischen den Kurven20 und 30 von Fig. 4 besteht darin, daß die Kurve 30 in bezug auf die Ordinate symmetrisch ist. Das Parallelkryotron, bei dem der Steuerleiter breiter ist als der Torleiter, spricht ohne Rücksicht auf die Richtung der Steuer- und Torleiterströme immer in derselben Weise an. Außerdem liegt bei beiden äußeren Teilen der Kurve 30 die Neigung unter 1, so daß eine solche Vorrichtung selbst mit einer Vorspannung nicht so betrieben werden kann, daß sie eine Verstärkung des Wertes 1 oder darüber aufweist.

In Fig. 5 beschreibt die Kurve 40 ebenfalls ein Parallelkryotron, bei dem die Steuerleiter breiter als der Torleiter ist. Das Verhältnis der Kurve 40 zu der Kurve 20, die eine Vorrichtung mit gleich breiten Steuer- und Torleitern darstellt, ist anders als das zwischen den Kurven30 und 20 von Fig. 4, da die der Kurve 40 von F i g. 5 entsprechende Vorrichtung einen Steuerleiter derselben Breite wie bei der Vorrichtung der Kurve 20, aber einen schmaleren Torleiter hat. Die Kurven 20 und 40 kreuzen daher beide die Abszisse an derselben Stelle, während die Kurve 40, die die Vorrichtung mit dem schmaleren Torleiter darstellt, einen niedrigen Wert des kritischen Torstroms I_gc hat. Wie es die Linie 24 und die Neigung der Kurve 40 an beiden Endteilen zeigen, kann eine Torsteuervorrichtung dieser Art selbst mit einer Vorspannung nicht so betrieben werden, daß sie eine über 1 liegende Verstärkung erzielt.

Fig. 7 stellt eine Parallelkryotron-Torsteuervorrichtung gemäß der Erfindung dar. Diese Vorrichtung besitzt alle Attribute von Parallelkryotrons im allgemeinen. Sie weist aber keine induktive Kopplung zwischen den Steuer- und Torleitern auf. In der etwas schematisch gehaltenen Darstellung von F i g. 7 sind nur die Steuer- und Torleiter selbst gezeigt, während die Abschirmung ■ und die Isolierschichten, die bei Herstellung der tatsächlichen Vorrichtung verwendet werden, weggelassen worden sind, um die Zeichnung nicht zu sehr zu komplizieren. Ein Leiterstreifen 50 ist der Torleiter und ein Leiterstreifen 52 der Steuerleiter. Der Streifen 52 enthält zwei Abschnitte 52,4 und 525, die über entsprechenden Abschnitten 50 v4 und 5OB des Torstreifens 50 angeordnet sind. Die Steuerleiterabschnitte 52 A und 52 5 bilden mit den Torleiterabschnitten 50^4 bzw. 505 zwei Parallelkryotrons. Wie es die Schraffierung in der Figur veranschaulicht, sind beide Torleiterabschnitte 5QA und 505 aus weichem Supraleitermaterial hergestellt, während die übrigen Teile des Torleiters 50 und der ganze Steuerleiter 52 aus hartem Supraleitermaterial bestehen.

ίο Die Torleiterabschnitte 50 Λ und 505 sind schmaler als die Steuerleiterabschnitte 52 A und 525. Die beiden Kryotrons haben daher symmetrische Kennlinien der durch die Kurven 30 und 40 in Fig. 4 und 5 dargestellten Art. Das Ansprechen des weichen Supraleitermaterials in dem Torabschnitt 5QA oder 505 ist einzig und allein von der Größe der von ihm und dem angrenzenden Steuerabschnitt geführten Stromsignale und in keiner Weise von den relativen Richtungen des in diesen beiden Elementen der Schaltvorrichtung fließenden Stroms abhängig.

Wenn der Strom in dem Torleiter 50 in der durch den Pfeil I_g (F i g. 7) angedeuteten Richtung und der Steuerleiterstrom in der durch den Pfeil I_c angegebenen Richtung fließt, fließt der Strom im Steuerleiterabschnitt 52 A in derselben Richtung wie in dem Torleiterabschnitt 50/1, der unmittelbar darunter liegt, während in dem Steuerleiterabschnitt 525 der Strom gegenüber dem im Torleiter 505 fließenden Strom in entgegengesetzter Richtung fließt. Das eine Kryotron 51A wird also parallel und das andere Kryotron 515 antiparallel betrieben. Da die Arbeitsweise der Vorrichtungen, bei denen die Steuerleiterabschnitte breiter als die Torleiterabschnitte sind, wie oben erwähnt, nicht von relativen Stromflußrichtungen abhängig ist, werden die Torleiterabschnitte 50 ./4 und 505 in genau derselben Weise gesteuert, beide werden gleichzeitig normalleitend und gleichzeitig supraleitend. Die relative Richtung des Stromflusses zwischen den Abschnitten 50,4 und 52,4 ist der zwischen den Abschnitten 505 und 525 gerade entgegengesetzt, so daß ein genauer Ausgleich jeder induktiven Kopplung stattfindet und die resultierende induktive Kopplung zwischen dem Steuerleiter 52 und dem Torleiter 50 gleich Null ist. Es muß betont werden, daß diese induktive Kopplung zwischen den Steuer- und Torleitern innerhalb der Torsteuervorrichtung selbst auf Null reduziert wird. Die beiden Abschnitte 50/1 und 505 sind benachbarte Teile des Torleiters 50, und die beiden Steuerabschnitte 52,4 und 525 sind benachbarte Teile des Steuerleiters 52. Dies ist sehr wichtig, denn wenn alle möglichen schädlichen Wirkungen einer induktiven Kopplung zwischen Steuer- und Torleitern ausgeschaltet werden sollen, muß die Aufhebung der induktiven Kopplung innerhalb eines Raumes in der Schaltung bewirkt werden, der kurzer ist als die Wellenlänge des Signals mit der höchsten Frequenz, das verarbeitet werden soll. Das wird am besten durch den Einbau der induktiven Aufhebung in die Torsteuervorrichtung selbst erreicht, wie es in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung gezeigt wird.

Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel gleicht größtenteils dem von Fig. 7 und unterscheidet sich von diesem nur dadurch, daß der Torleiter, der in F i g. 8 die Bezugsziffer 60 trägt, die Form einer Acht hat und der Steuerleiter62 von Fig. 8 als gerade Linie angeordnet ist. In jeder anderen Hinsicht gleichen die Torsteuervorrichtungen von Fig. 7

und 8 einander funktionsmäßig. Es besteht keine induktive Kopplung zwischen den Steuer- und Torleitern, und jedes Ausführungsbeispiel enthält zwei Torleiterabschnitte, die unter der Steuerung von den Steuerleitern zugeführten Signalen normalleitend werden. Der Unterschied in den beiden Ausführungsbeispielen besteht darin, daß in dem Ausführungsbeispiel von F i g. 7 der Steuerleiter 52 länger ist und eine höhere Induktivität aufweist, während in dem Ausführungsbeispiel von F i g. 8 der Torleiter 6 länger ist als der Steuerleiter 62 und eine höhere Induktivität hat.

Besonders sei bei den Ausführungsbeispielen von F i g. 7 und 8 auf die Tatsache hingewiesen, daß jeder der Punkte, wo eine Kopplung zwischen dem Steuerleiterstreifen und dem Torleiterstreifen besteht, tatsächlich ein Parallelkryotron ist, und zwar hat die Torsteuervorrichtung von F i g. 7 zwei Torleiterabschnitte SOA und 50 B, die normalleitend gemacht werden, und die Torsteuervorrichtung von F i g. 8 hat zwei Torleiterabschnitte 60,4 und 6OB, die normalleitend gemacht werden. Der Gesamtwiderstand jeder dieser Parallel-Torvorrichtungen ist bei Beseitigung der induktiven Kopplung zwischen den Steuer- und Torleitern höher als der durch ein einziges Parallelkryotron der üblichen Auslegung erreichbare. Dieser erhöhte Widerstand ist in vielen Anwendungen von größter Wichtigkeit, und obwohl die Torvorrichtungen von F i g. 7 und 8 keine den Wert 1 übersteigende Verstärkung aufweisen, können sie vorteilhaft als Abfühlkryotrons verwendet werden, deren Ausgangsspannungen das Vorhandensein von Strom in einer Leitung darstellen, oder als Treiberkryotrons zum Anlegen von Signalen an lange supraleitfähige Übertragungsleitungen.

Soll eine Vorrichtung wie die in F i g. 7 oder 8 gezeigte als Kryotron zum Abfühlen des Vorhandenseins oder Fehlens von Strom in einer Supraleiterleitung, die den Steuerleiter der Vorrichtung enthält, verwendet werden, wird dem Torleiter der Vorrichtung Strom zugeführt, und der Ausgang hat die Form einer am Torleiter erzeugten Spannung, wenn der zugeordnete Steuerleiter erregt wird. Bei dieser Betriebsart ist es erwünscht, eine möglichst große Spannungsanzeige zu erlangen. Wenn jedoch der den Torwerden, daß keine Wärmesperrung des Torleiters erfolgt. Unter Wärmesperrung wird diejenige Eigenschaft von supraleitfähigen Torleitern verstanden, durch die sie, wenn sie einmal durch ein angelegtes Feld normalleitend gemacht worden sind, während sie einen wahrnehmbaren Torleiter-Gleichstrom führen, nach Wegnahme des angelegten Feldes im normalleitenden Zustand gesperrt gehalten werden, solange weiterhin der Torleiter-Gleichstrom fließt. Die Erscheinung der Wärmesperrung darstellende Kurven sind in F i g. 6 dargestellt, wo der Widerstand R eines Torleiters in bezug auf das an den Torleiter angelegte Feld H für drei verschiedene Torstromwerte im Torleiter aufgetragen ist. Die drei Werte des Torstroms sind mit I_{x v} I_g2, I_g3 bezeichnet; der Strom I_{g x} ist kleiner als der Strom I_{g 2}, der wiederum kleiner als der Strom I_ga ist. Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß beim Fließen des größeren Stroms I_KS ein kleineres angelegtes Feld Ti₁ nötig ist, um den Torleiter normalleitend zu machen. Bei Wegnahme dieses angelegten Feldes bleibt der den Strom I_{g 3} enthaltende Torleiter normalleitend, bis der Strom vollständig aus dem Torleiter entfernt wird. Das beruht auf der Tatsache, daß, nachdem der Torleiter einmal normalleitend geworden ist, der Strom in dem Torleiter eine Erwärmung I² R erzeugt, wodurch die Temperatur des Torleiters auf einen Punkt erhöht wird, bei dem der Strom I_{g 3} genügt, um ihn normalleitend zu halten. Wenn ein kleinerer Strom I_g2 in dem Torleiter fließt,

ίο ist ein etwas größeres angelegtes FeIdZZ₃ erforderlich, um den Torleiter normalleitend zu machen. Bei Verminderung der Stärke des angelegten Feldes auf den Wert H₃ wird jedoch der Torleiter nicht supraleitend, solange er den Strom Z_Ä2 führt, sondern bleibt normalleitend, bis die Stärke des angelegten Feldes unter den Wert ZZ² sinkt. In diesem Falle erzeugt die Erwärmung des Torleiters eine Hysterese im Übergang zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand. Wenn im Torleiter der Strom Ζ,, j fließt, der kleiner als die Ströme I_{g 2} und I_g3 ist, ist ein größeres angelegtes FeIdZi₄ nötig, um den Torleiter normalleitend zu machen, aber dabei ist die Erwärmung nicht groß genug, um eine wahrnehmbare Hysterese in die Übergangscharakteristik für den Torleiter einzuführen, und daher macht er einen Übergang aus dem supraleitenden in den normalleitenden Zustand und dann zurück aus dem normalleitenden in den supraleitenden Zustand durch bei demselben Wert des angelegten Feldes.

Bei Verwendung einer Paralleltorsteuervorrichtung des in F i g. 7 und 8 gezeigten Typs als Ausgangstorleiter wird die Größe der Temperaturänderung, die ohne Wärmesperrung zulässig ist, genau bestimmt durch die Amplitude des Steuerstromsignals, das zur Verfügung steht, um das Abfühlkryotron um seine Hystereseschleife herum auszusteuern. Der maximal zulässige Temperaturanstieg wird hier mit AT bezeichnet. Dieser Parameter sowie die thermischen Eigenschaften des Torleiters selbst in der Umgebung, die hier durch eine Konstante K bezeichnet wird, begrenzen die Energie P, die in dem Kryotron verbraucht werden kann, wenn dieses in Betrieb ist, ohne daß die thermische Hystereseschleife größer als das verfügbare Steuerstromsignal wird. Die durch den Torleiter verbrauchte Energie

ist außerdem gleich —, d. h. dem Verhältnis des

Quadrats der in dem Torleiter erzeugten Spannung zu dem Widerstand des Torleiters selbst. Aus diesen Beziehungen geht hervor, daß:

V ^% Zulässige Energie = ~ = KAT.

Diese Gleichung kann auch wie folgt geschrieben werden:

F/ = KAT R_g.

Aus dieser letzten Gleichung ist ersichtlich, daß durch Erhöhung des Torleiterwiderstandes höhere Spannungssignale erreicht und die Wärmesperrung vermieden werden können, während die Versuche, höhere Spannungssignale durch Erhöhung des Torleiterstroms zu erzielen, eine Wärmesperrung hervorrufen. Was die Kennlinien von F i g. 4 und 5 betrifft, so muß zweckmäßigerweise für eine Anwendung dieser Art der Torleiter möglichst schmal sein, um z.B. eine Kennlinie wie die Kurve40 in Fig. 5 zu erreichen. Bei den Torsteuervorrichtungen des in F i g. 7 und 8 gezeigten Typs sind die Torleiter

schmaler als die Steuerleiter, wodurch sie ideal zum Erzeugen von Ausgangssignalen mit hohem Widerstand werden. Dieses Attribut wird noch dadurch verstärkt, daß in jeder dieser Vorrichtungen zwei schmale Torleiterabschnitte unter der Steuerung der dem Steuerleiter zugeführten Signale normalleitend gemacht werden.

Das Ausführungsbeispiel von F i g. 9 weist dieselbe geometrische Anordnung auf wie das von F i g. 8, von dem es sich dadurch untercheidet, daß die Torleiterabschnitte dieselbe Breite wie die Steuerleiterabschnitte haben. Die Vorrichtung besteht aus zwei Kryotrons 7IyI und 71B. Das Kryotron 715 besteht aus dem Steuerleiterabschnitt 72 B und dem Torleiterabschnitt 70S, in denen Ströme in entgegengesetzten Richtungen fließen, und daher wird dieses Kryotron antiparallel betrieben. Das andere Kryotron 71A besteht aus dem Torleiterabschnitt 7(M und dem Steuerleiterabschnitt 72^4. In diesem Kryotron fließen der Steuer- und der Torstrom in derselben Richtung, und es wird parallel betrieben. Da die Steuer- und Torleiterabschnitte der beiden Kryotrons gleich breit sind, hat das antiparallele Kryotron 71B eine andere Kennlinie als das parallele Kryotron 71A. Aus diesem Grunde besteht in dem Ausführungsbeispiel von F i g. 9 nur der Torleiterabschnitt 70 B des antiparallelen Kryotrons 71B aus weichem Supraleitermaterial, während der Torleiterabschnitt 70 A ebenso wie die übrigen Teile der Vorrichtung aus hartem Supraleitermaterial besteht. Bei dieser Konstruktion ist das parallele Kryotron 71/4, das aus den aus hartem Supraleitermaterial bestehenden Steuer- und Torleiterabschnitten 72 A und 70 A besteht, tatsächlich ein Blindkryotron, und beim Betrieb der Vorrichtung wird in den Tonleiterabschnitt dieses Kryotrons kein Widerstand eingeführt. Die einzige Aufgabe des Blindkryotrons besteht darin, die induktive Kopplung zwischen den Steuer- und Torleitern der Vorrichtung auszugleichen. Es sei darauf hingewiesen, daß sowohl in diesem als auch in den anderen Ausführungsbeispielen die induktive Kompensation in der Vorrichtung selbst auf dem kürzestmöglichen Raum stattfindert, so daß die Vorrichtung mit vollständiger Aufhebung der induktiven Signale in mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeitenden Schaltungen benutzt wird.

Die Betriebsmerkmale der Vorrichtung von F i g. 9 werden einzig und allein durch die Merkmale des antiparallelen Kryotrons 71B bestimmt, und daher wird die Übergangskennlinie der Vorrichtung durch den links von der Ordinatenachse liegenden Teil der Kurve 20 in F i g. 2 dargestellt. Die Vorrichtung kann in derselben Weise wie die Vorrichtungen von F i g. 1 so betrieben werden, daß sie eine Verstärkung bewirkt. Ein Vorspannstrom wird ständig an den Steuerleiter 72 oder an einen zweiten, getrennten Vorspannsteuerleiter angelegt; Schaltsignale werden dem Steuerleiter 72 in Gegenwart dieses Vorspannstroms zugeführt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 10; dieses gleicht dem Ausführungsbeispiel von F i g. 9 insofern, als eins der beiden die Vorrichtung bildenden Kryotrons ein Blindkryotron ist. Dieses Blindkryotron 81A wird parallel befließt, wird das Kryotron 815 antiparallel betrieben Arbeitskryotron ist, wird antiparallel betrieben. In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10 enthält der Torleiter 80 einen aus hartem Supraleitermaterial bestehenden Blind-Torleiterabschnitt 80/1, der mit dem eigentlichen, aus weichem Supraleitermaterial bestehenden Torleiterabschnitt 80 B in Reihe geschaltet ist. Der Strom fließt in diesen beiden hintereinandergeschalteten Torleiterabschnitten in der durch den Pfeil I_g angedeuteten Weise. Der Steuerleiterabschnitt 82 enthält zwei parallele Abschnitte 82 A und 82 B, und der diesem Steuerleiter 82 zugeführte Strom I_c teilt sich auf diese beiden Abschnitte auf. Die Anordnung ist so ausgelegt, daß die beiden Parallelabschnitte die gleiche Induktivität haben, so daß sich der angelegte Strom zu gleichen Teilen zwischen diese beiden Abschnitte, die vollständig supraleitend sind, aufteilt. Wenn nun der Steuerleiterstrom I_c in der angedeuteten Richtung im Steuerabschnitt 82 B und der Torleiterstrom I_g in der entgegengesetzten Richtung im Torabschnitt 80S fließt, wird das Kryotron 81B antiparallel betrieben und kann daher entweder mit einer Vorspannung des

ao Steuerleiters 82 oder mit einer Vorspannung eines besonderen Vorspannsteuerleiters betrieben werden, um eine Stromverstärkung zu erzielen. Zwischen dem Steuerleiter 82 und dem Torleiter 80 der Gesamtvorrichtung besteht keine induktive Kopplung, da durch die Kopplung des einen Kryotrons der Vorrichtung die des anderen Kryotrons aufgehoben wird.

Beim Betreiben der Vorrichtung von F i g. 10 wird natürlich nur die Hälfte des tatsächlich zugeführten Steuerleiterstroms durch den wirksamen Steuerleiterabschnitt 82 B des antiparallelen Kryotrons 81B geleitet. Aus diesem Grunde ist es bei dieser Vorrichtung schwieriger, eine Verstärkung zu erzielen, als bei der in F i g. 9 dargestellten Vorrichtung. Zum Beispiel geht aus den Kennlinien von F i g. 2 hervor, daß eine Verstärkung in der Vorrichtung des in Fig. 10 gezeigten Typs erreicht werden kann, bei der der Arbeitspunkt etwas links von dem in dieser Figur gezeigten Punkt liegt. Ein dem Wert I₂ übersteigender Vorspannstrom wird entweder dem einzigen Steuerleiter oder einem Vorspannsteuerleiter der Vorrichtung zugeführt, so daß der Arbeitspunkt etwas rechts vom äußersten linken Teil der Arbeitskurve 20 liegt. Bei Vorspannung auf diesen Punkt kann ein extrem kleines Signal verwendet werden, um den Torleiter825 von Fig. 10 in den normalleitenden Zustand zu schalten, und dieses Signal kann kleiner sein als der halbe Stromwert I₁ in Fi g. 2, den der Torleiter führen kann, ohne normalleitend zu werden. Eine Gesamtverstärkung wird also insofern erreicht, als das Signal, das nötig ist, um beim Anlegen an den Steuerleiter 82 den Torleiter 80 umzuschalten, nicht größer zu sein braucht als der Strom, der im Torleiter 80 fließt.

Obwohl bei der Konstraktion von Fig. 10 mit parallelen Steuerleitern eine Verstärkung schwieriger zu erreichen ist, ist die Induktivität des Steuerleiters bei parallel geschalteten Steuerleiterabschnitten niedriger als für Vorrichtungen des in F i g. 7, 8 und 9 gezeigten Typs, wo die beiden Steuerleiterabschnitte in Reihe liegen. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung von F i g. 10 gegenüber den vorstehend beschriebenen beruht darauf, daß die beiden Kryotrons 81/1 und 81B, die die Induktivitätsaufhebung bewirken, nebeneinander anstatt aneinander angeordnet sind.

In den Vorrichtungen von F i g. 7, 8 und 9 sind die beiden Kryotronabschnitte entlang der Längsachse der Vorrichtung aneinander angrenzend angeordnet, während bei der Vorrichtung von F i g. 10 die bei-

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den Kryotrons nebeneinanderliegen. Bei der tatsäch- Form und enthält vier Abschnitte 10(M 1, 100,4 2, liehen Konstruktion der Vorrichtung dieses Typs ist 10051, und 10052. Der Torstrom I_g fließt durch die Längenabmessung der Gesamtvorrichtung viel die hintereinandergeschalteten Torleiterabschnitte größer als die Breitenabmessung. Um eine vollkom- 10051, 10052, 100Λ 2 und 100Λ 1. Die Vorrichmene induktive Kompensation zu erreichen, muß 5 tung von Fig. 12 umfaßt zwei parallele Blindnicht nur die Länge des Kryotrontor- und -Steuer- kryotrons 101,4 und zwei antiparallele echte Kryoleiters für die parallelen und antiparallelen Abschnitte trons 1015. Das erste dieser antiparallelen Kryotrons gleich sein, sondern auch die Stärke des Isolier- umfaßt den Steuerabschnitt 1025 und den Tormaterials, das die benachbarten Elemente vonein- abschnitt 10051, und die Ströme fließen in diesen ander und von der Abschirmungsplatte trennt, muß io beiden Leitern in entgegengesetzter Richtung. Der gleich sein. Bei der Herstellung einer Vorrichtung Torabschnitt 10051 besteht aus weichem Suprader in Fig. 10 gezeigten Art ist es möglich, dieses leitermaterial. Ein zweites antiparalleles Kryotron Ergebnis selbst dann zu erzielen, wenn sich die umfaßt den anderen Torabschnitt 10052 und dea-Stärke des Isoliermaterials entlang der Längsachse jenigen Teil der Abschirmung 108, der direkt unteretwas verändert, solange die Stärke des Isolier- 15 halb des Torabschnitts 100S2 liegt. Dieser Teil der materials über die Breite der Vorrichtung hinweg Abschirmung führt einen Abschirmungsstrom /_s, der gleichbleibt. Da die Breitenabmessung bei weitem tatsächlich ein Ebenbild des im Steuerleiterabschnitt die kleinere Dimension der Vorrichtung ist, ist es 1025 fließenden Stroms I_c ist. Bei Anordnungen der leichter, eine solche Vorrichtung unter Einhaltung gezeigten Art, bei denen jeder der Leiter wesentlich einer einheitlichen Isolierschichtstärke über die viel 20 breiter als dick ist und der Abstand zwischen den kleinere Breitenabmessung hinweg herzustellen, als Leitern sehr klein ist, ist der Strom /_s in der Abdie Stärke über die ganze Länge der Vorrichtung schirmung etwa gleich dem Strom I_c im Steuerleiter, hinweg einheitlich zu halten. Daher ist der Torabschnitt 10052 ebenfalls aus

Wie man in Fig. 10 sieht, ragt der aus weichem weichem Supraleitermaterial hergestellt, und die bei-

Supraleitermaterial bestehende Abschnitt 805 nicht 35 den Torabschnitte 10051 und 10052 werden nor-

unter dem zugehörigen Steuerleiterabschnitt 825 malleitend gemacht unter der Steuerung der dem

hervor, sondern endet an den Punkten 835 und Steuerleiter 102 zugeführten Signale, wodurch ein

845, um nicht dem Feld ausgesetzt zu werden, das Strom I_c im Steuerleiterabschnitt 1025 und ein

an der Knickung des Steuerleiters entsteht. Bei der Ebenbildstrom /_s in der Abschirmplatte 108 ent-

Aufdampfung dieser Vorrichtung muß an den An- 30 stehen.

schlußpunkten 835 und 845 eine übereinander- Ein ebensolches Kryotronpaar wird in der anderen greifende Anordnung von weichem und hartem Seite der Anordnung gebildet, und zwar ein Kryotron Supraleitermaterial verwendet werden. Um eine ein- durch den Steuerleiterabschnitt 102 A und den beheitliche Kopplung in beiden Teilen der Vorrichtung nachbarten Torleiterabschnitt 100 Λ 2 und das zweite zu erhalten, ist an den Punkten 83 A und 84,4 eine 35 durch den Torleiterabschnitt 100/41 und den anähnliche Überlappung des harten Supraleitermaterials grenzenden Teil der Abschirmung 108. Bei diesen des Blind-Torleiterabschnitts 80,4 vorgesehen. Ahn- beiden Kryotrons fließt jedoch der Strom im Torliche Überlappungen sind in der Vorrichtung von und im Steuerleiter in derselben Richtung, und daher Fig. 9 vorgesehen, die ebenfalls ein Blindkryotron bestehen die Torabschnitte 100A 1 und 100/12 aus enthält. In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 40 hartem Supraleitermaterial.

und 8, in dem beide Torleiterabschnitte aus weichem Die Vorrichtung von Fig. 12 ist insofern vorteil-

Supraleitermaterial bestehen, entsteht die Über- haft, als sie einen relativ hohen Widerstand enthält,

lappung notwendigerweise in beiden Kryotrons unter denn sie enthält zwei Torleiterabschnitte, die nor-

Verwendung normaler Aufdampfungsverfahren. malleitend gemacht werden. Die Vorrichtung weist

Die Torsteuervorrichtung von Fig. 11 enthält wie 45 eine relativ niedrige Induktivität auf, da der Steuer-

die von F i g. 10 ein wirksames antiparalleles Kryo- leiter 102 relativ kurz ist und der Torieiter zweiadrig

tron915 und ein blindes paralleles Kryotron 91,4. hergestellt ist. Gleichzeitig werden alle Vorteile von

Diese Kryotrons bestehen aus zwei Torleiter- Parallelkryotrons erzielt, ohne daß eine induktive

abschnitten 90,4 und 905 eines Torleiters 90, die in Kopplung zwischen den Steuer- und Torleitern

Reihe liegen, und zwei Steuerleiterabschnitten 92 A 5° besteht.

und 925 eines Steuerleiters 92, die parallel geschaltet Natürlich kann ein Gebilde ähnlich dem im Aussind. Funktionsmäßig arbeitet die Vorrichtung von führungsbeispiel von Fig. 12 gezeigten auch so her-Fig. 11 ebenso wie die von Fig. 10. Jedoch hat die gestellt werden, daß der Torleiter schmaler als der Vorrichtung von Fig. 11 einen kürzeren Torleiter, Steuerleiter ist. In diesem Falle sind die Betriebsder eine niedrigere Induktivität aufweist. Dieser Vor- 55 merkmale für die parallel und die antiparallele teil wird jedoch nur dadurch erreicht, daß diese Operation gleich. Es können daher bei dieser Anbeiden Kryotrons entlang der Längsachse der Vor- Ordnung alle vier Torleiterabschnitte aus weichem richtung angeordnet sind, wodurch ihre Herstellung Supraleitermaterial hergestellt werden, und ein sehr erschwert wird. hoher Widerstand kann in den Torabschnitt unter

In dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel 60 der Steuerung von dem Steuerleiter zugeführten der Erfindung sind die Torleiterabschnitte in Reihe Signalen eingeführt werden. Aber in einer solchen geschaltet und die Steuerleiterabschnitte in Reihe Anordnung kann eine Verstärkung nicht einmal bei geschaltet, außerdem weisen sowohl die Tor- als Verwendung einer Vorspannung erzielt werden,
auch die Steuerleiter relativ niedrige Induktivitäten Fig. 13 zeigt einen typischen Supraleiterschalter, auf. Der Steuerleiter 102 hat die Form eines einzigen 65 der gemäß der Erfindung aufgebaute Torsteuervorsich in Längsrichtung erstreckenden Streifens, der richtungen verwendet. Diese Schaltung ist eine hereinen Steuerleiterstrom I_c in der angedeuteten Rieh- kömmliche bistabile Supraleiterschaltung mit zwei tung leitet. Der Torleiter 100 hat eine etwa bifilare supraleitfähigen Pfaden 112 und 114, die parallel an

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eine Stromquelle angeschlossen sind, welche einen soll, in dem Strom im Pfad 112 fließt, wird der Strom I₁ liefert. Durch zwei Eingangstorleiter 125 Steuerleiter 132 erregt, um Widerstand in den Tor- und 135 wird der StTOmZ₁ wahlweise in den einen leiterabschnitt 1304 einzuführen. Soll die Schaltung oder den anderen der Pfade 112 oder 114 geleitet in den stabilen Zustand zurückgeschaltet werden, in und dadurch die Schaltung zwischen ihren beiden 5 dem Strom I₁ im Pfad 114 fließt, wird der Steuerstabilen Zuständen hin- und hergeschaltet. Eine ein- leiterabschnitt 122 mit einem Signal I_& erregt, um zige Ausgangstorsteuervorrichtung 145 erzeugt ein Widerstand in den Torleiterabschnitt 120 B einzu-Ausgangssignal, das den jeweiligen Zustand der führen.
Schaltung anzeigt. In der Schaltung von Fig. 13 ist nur ein einziges

Jede der Eingangstorsteuervorrichtungen 125 und io Ausgangstor 145 vorgesehen. Dieses ist ebenso wie 135 ist in der in F i g. 9 gezeigten Weise aufgebaut, das in F i g. 8 gezeigte Tor aufgebaut. Es enthält zwei nur sind die Rollen von Tor- und Steuerleiter ver- Torleiterabschnitte 1404 und 140 B, die in einem tauscht. Die Torsteuervorrichtung 125 enthält einen Torleiter 140 in Reihe geschaltet sind. Die Tor-Steuerleiter 122 und zwei Torleiterabschnitte 120 Λ abschnitte 140.4 und 140 B sind jeder schneller als und 120 B, die im Pfad 112 verbunden sind. Der Tor- 15 die zugeordneten Steuerleiterabschnitte, die von dem leiterabschnitt 12Oi? besteht aus weichem Supra- Pfad 114 gebildet werden. Ein Vorspannleiter 143 ist leitermaterial und wird normalleitend gemacht, um parallel zu dem Teil des Pfades 114 angeordnet, der die Torsteuerfunktion der Vorrichtung zu erzielen, die Steuerleiterabschnitte für das Ausgangstor 145 während der Torleiterabschnitt 120.4 ein Teil eines bildet. Der Strom im Pfad 114 und der Vorspann-Blindkryotrons ist, das dazu dient, die induktive ao strom im Leiter 143 fließen in derselben Richtung Kopplung zwischen dem Steuerleiter 122 und dem angrenzend an den Torleiterabschnitt 1404. Diese Pfad 112 zu beseitigen. beiden Ströme und der Torstrom fließen in gleicher

Da es erwünscht ist, das Eingangstor 125 so zu Richtung, wodurch ein parallel betriebenes Kryotron betreiben, daß es eine Verstärkerwirkung aufweist, entsteht, während der Torstrom den an den Torwird ein Vorspannstrom I₂ durch einen Verspann- 25 leiterabschnitt 140 B angrenzenden Vorspann- und leiter 123 geliefert, der parallel zu dem Abschnitt des Steuerströmen entgegengerichtet ist, wodurch ein Pfades 112 angeordnet ist, der die Torleiterabschnitte antiparallel betriebenes Kryotron gebildet wird. Die 120.4 und 120 B umfaßt. Angrenzend an den Tor- Betriebsmerkmale für solche Kryotrons sind jedoch leiterabschnitt 120 B, der normalleitend gemacht symmetrisch, wie es die Kurve 40 in F i g. 5 erkennen wird, fließen sowohl der Steuerstrom I₃ als auch der 30 läßt. Daher sind die Torleiterabschnitte 1404 und Vorspannstrom I₂ in der Richtung des Torstroms im 140 B beide aus weichem Supraleitermaterial herge-Pf ad 112 entgegengesetzter Richtung. Die Betriebs- stellt, und das Ausgangstor 145 erzeugt einen relativ merkmale des Torleiterabschnitts 120 B der Ein- hohen Widerstand, wenn es durch den im Pfad 114 gangsvorrichtung 125 sind in F i g. 2 durch das fließenden Strom normalleitend gemacht wird.
Quadrat abcd dargestellt. Der Pfeil I₂ stellt den 35 Die Betriebsmerkmale für die Ausgangstorsteuerdem Leiter 123 zugeführten Vorspannstrom dar, der vorrichtung 145 sind durch das Rechteck de je in Pfeil /_? stellt das an den Leiter 122 angelegte Steuer- F i g. 5 dargestellt. Der Punkt e stellt den Zustand leitersignal dar, und der Pfeil I₁ stellt den Strom im der Vorrichtung dar, wenn ein durch die Länge der Pfad 112 dar, den der Torleiterabschnitt 120B führt. Linie de dargestellter kleiner Abfühlstrom in dem

Zwischen dem Steuerleiter 122 der Torvorrichtung 4° Torleiter 140 fließt. Dieser Strom wird klein ge-125 und der von den Pfaden 112 und 114 gebildeten halten, um Wärmesperrungsprobleme der in Verbin-Schleife, die die Torleiterabschnitte 1204 und 120B dung mit Fig. 6 beschriebenen Art zu vermeiden, enthält, besteht keine Kopplung. Da der Vorspann- Wenn der Arbeitspunkt der Vorrichtung sich am leiter 123 ständig seinen Vorspannstrom I₂ empfängt, Punkt e in F i g. 5 befindet, sind die Torleiterbraucht hier keine induktive Kopplung zwischen die- 45 abschnitte 1404 und 140 B supraleitend, im Pfad sem Leiter und dem Pfad 112 beseitigt zu werden. 114 fließt kein Strom, und im Vorspannleiter 143 Um die Möglichkeit auszuschalten, daß Signale in- fließt ein Strom I₂. Wenn durch Erregung des Steuerduktiv aus dem Pfad 112 in den Vorspannleiter 123 leiters 122 für das Eingangstor 125 der Strom in den gekoppelt werden, die dann über den Vorspannleiter Pfad 114 geschaltet wird, führt der Pfad 114 den zu einer anderen durch diese gleiche Schaltung vor- 5° Strom I₁, und daher werden mit diesem Strom die gespannte Vorrichtung weitergeleitet werden könnten, Steuerleiterabschnitte für das Ausgangstor 145 ersind Öffnungen 124 in der Abschirmplatte 118 vor- regt. Der Arbeitspunkt wandert nun zum Punkt /, gesehen, auf die die gesamte Schaltung aufgebracht und die Torleiterabschnitte 140^4 und 140 B werden ist, wodurch Drosseln hoher Induktivität in dieser normalleitend, so daß am Torleiter 140 eine Span-Leitung 123 entstehen, die den Durchgang hoch- 55 nung entsteht, die anzeigt, daß sich die Schaltung frequenter Signale verhindern. von F i g. 13 in einem stabilen Zustand befindet, in

Wenn das Eingangstor nicht ständig vorgespannt, dem der Pfad 114 Strom führt. Wenn diese Schaltung

sondern durch das gleichzeitige Anlegen wahlweise in ihrem anderen stabilen Zustand ist, in dem Strom

angelegter Signale an zwei Steuerleiter betrieben im Pfad 112 fließt, wird am Torleiter 140 keine

wird, ist der zweite Steuerleiter so angeordnet, daß ⁶° Spannung erzeugt.

er dieselbe Form wie der Steuerleiter 122 hat. Bei Die Öffnungen 124, 134 und 144 in der Ab-

dieser Anordnung besteht eine induktive Kopplung schirmplatte 118 unterhalb der Abschnitte der Vor-

zwischen einem der Steuerleiter und dem Torleiter, spannleiter 123, 133 und 143 verhindern die Kopp-

der in dem einen Pfad der bistabilen Schleifenschal- lung von Signalen aus den Pfaden 112 und 114 über

tung enthalten ist. 65 die verschiedenen Vorspannleiter. Der Gleichstrom

Die andere Eingangstorsteuervorrichtung 135 ist in den Vorspannleitern erzeugt einen Fluß, der die ebenso wie die Vorrichtung 125 aufgebaut. Wenn die durch die Pfade 112 und 114 gebildete Schleife verSchaltung in den stabilen Zustand geschaltet werden kettet. Bevor in diese Schleife ein Widerstand einge-

führt wird, entsteht durch die Transformatorwirkung zwischen den Vorspannleitern und der Schleife ein Umlaufstrom, der jedoch nach Einführung von Widerstand in irgendeinen Teil der Schleife wieder gelöscht wird und gelöscht bleibt, solange der Vorspannstrom weiterhin mit derselben Stärke fließt. Die Vorspannleiter 123, 133 und 143, die den gleichen Strom führen, können miteinander verbunden werden und ihren Strom aus derselben Stromquelle empfangen.

Die Kompensation der induktiven Kopplung zwischen Steuer- und Torleitern muß auf einer Strecke erfolgen, die kleiner ist als die Wellenlänge der Signale mit der höchsten Frequenz, die die Schaltung verarbeiten soll. In einer Schaltung der in Fig. 13 gezeigten Art haben die Torsteuervorrichtungen, in denen die induktive Kompensation erfolgt, z. B. eine Länge von unter 4 cm. In diesem Falle kann die Schaltung mit Frequenzen im Gigahertzbereich betrieben werden, bevor irgendwelche induktiv gekoppelten Signale zwischen den Steuer- und Torleitern wahrgenommen werden können.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kryotrontorschaltung mit zwei sogenannten Parallelkryotrons, bei denen Steuerleiter und Torleiter parallel zueinander verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Parallelkryotrons (51,4, 515; 61,4, 615; 71,4, 715; 8L4, 815; 91,4, 915; 101,4, 1015) derart hintereinandergeschaltet sind, daß die Ströme im Steuerleiter (52, 62, 72, 82, 92, 102) und Torleiter (50, 60, 70, 80, 90, 100) bei einem Parallelkryotron (A) gleichgerichtet und bei dem anderen Parallelkryotron (B) einander entgegengerichtet sind.

2. Kryotrontorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleiter (52,4, 525) der beiden Parallelkryotrons (51,4, 515) gegensinnig hintereinandergeschaltet sind.

3. Kryotrontorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torleiter (60,4, 605) der beiden Parallelkryotrons (61,4, 615) gegensinnig hintereinandergeschaltet sind.

4. Kryotrontorschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegensinnig hintereinandergeschalteten Leiter zusammen mit ihren Verbindungsleitungen entweder in einer Ebene mit den gleichsinnig hintereinandergeschalteten Leitern (Fig. 12) oder senkrecht dazu (Fig. 7 bis 9) acht-(oder S-)förmig über oder unter diesen angeordnet sind.

5. Kryotrontorschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleiter (82,4, 825) der beiden Parallelkryotrons (81,4, 815) parallelgeschaltet sind.

6. Kryotrontorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleiter (92 A, 925) und Torleiter (90,4, 905) der beiden Parallelkryotrons (91A, 915) gleichsinnig hintereinandergeschaltet sind und der Steuerstrom (I_c) der Verbindungsstelle zwischen den beiden Steuerleitern zugeführt wird.

7. Kryotrontorschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Torleiter geringer ist als diejenige der Steuerleiter.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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