1. Основні схеми БОК логіки Принципи організації обробки інформації в БОК схемах
2. D-елемент
3. БОК інвертор
4. БОК схеми диз'юнкції і кон'юнкції

Основні схеми БОК логіки

Принципи організації обробки інформації в БОК схемах

Основні принципи кодування і організації цифрової обробки інформації в БОК схемах такі:

а) використовуються одноквантовие тактові імпульси, які ділять весь час роботи схем на такти;

б) поява на вході або на виході схеми одноквантового імпульсу протягом такту розглядається як логічна "1", а відсутність імпульсу - як логічний "0";

в) одноквантовий імпульс, який з'являється на виході схеми на початку наступного такту, є логічною функцією від ОК імпульсів, що діяли на входах схеми в попередньому такті.

Як бачимо, БОК логіка - це тактова імпульсна логіка.

D-елемент

на Мал. 2.3 показана БОК схема, що виконує найпростішу одновходовой логічну функцію "Тотожність" (повторювач). Вона майже збігається зі схемою, зображеної на Мал. 2.2 , Але колишній вхід R став входом Т, на який подаються тактові ОК імпульси. Часова діаграма роботи схеми показана справа вгорі. Уздовж горизонталі тут відкладено час, уздовж вертикалі - напруга.

Мал.2.3.

Зліва - принципова схема D-елемента БОК логіки. Справа внизу - його позначення в наступних схемах. Справа вгорі - часова діаграма роботи елемента

Тактові ОК імпульси надходять на вхід T з періодом . Щоб на входах S і Т імпульси не могли з'явитися одночасно, період повинен бути більше, ніж час поширення імпульсу між послідовно з'єднаними логічними елементами.

На вхід S сигнальний імпульс може надійти в будь-який момент такого періоду. Якщо він вчинив, то, як описано вище, в контур сквіду (з шунтуватися переходами Джозефсона ПД1 і ПД2) просочується квант магнітного потоку, і сквид переходить зі стану "0" в стан "1". Коли надходить наступний тактовий імпульс, він на короткий ПД2 з надпровідного стану, з контуру "випливає" один квант магнітного потоку, і сквид повертається в стан "0". При цьому на виході формується одноквантовий імпульс напруги.

Якщо за період такту сигнальний імпульс на вхід S не діє, сквид залишається в стані "0". І коли на вхід Т надходить наступний тактовий імпульс, він на короткий з надпровідного стану вже не ПД2, а ПД3. Пов'язаний з цим квант магнітного потоку в контур сквіду не просочується, і сквид залишається в стані "0". Сигнал на виході не формується. Таким чином, ця схема діє як повторювач сигналу на вході з затримкою на 1 такт.

Обведена штриховий рамкою схема є базовою, так як використовується в багатьох інших схемах БОК логіки. Її прийнято називати "D-елементом". Далі вона умовно буде позначатися так, як показано праворуч внизу.

БОК інвертор

БОК схема, що виконує іншу найпростішу одновходовой логічну функцію "Заперечення", показана на Мал. 2.4 .

Мал.2.4.

Зліва - принципова схема БОК інвертора. Справа внизу - його позначення в схемах. Справа вгорі - часова діаграма роботи БОК інвертора

Від D-елемента вона відрізняється тим, що тут використаний додатковий шунтуватися перехід Джозефсона ПД5 і вихід схеми приєднаний саме до цього ПД. Справа вгорі показана тимчасова діаграма роботи цієї схеми. На початку такту сквид (ПД1 і ПД2) цієї схеми завжди знаходиться в стані "0". Якщо за період такту на вхід S діє сигнальний ОК імпульс , То сквид переходить зі стану "0" в стан "1". Коли надходить наступний тактовий імпульс, він на короткий ПД2 з надпровідного стану, а ПД5 залишається в надпровідного стану. Тому на виході схеми імпульс напруги не формується. Якщо ж за період такту сигнальний ОК імпульс на вхід S не діє, то сквид залишається в стані "0". І коли на вхід Т надходить наступний тактовий імпульс, він на короткий з надпровідного стану саме додатковий перехід Джозефсона ПД5. В результаті на виході схеми формується одноквантовий імпульс напруги.

БОК схеми диз'юнкції і кон'юнкції

на Мал. 2.5 показані принципові схеми елементів БОК логіки, що виконують двухвходових логічні операції диз'юнкції і кон'юнкції.

Схема зліва складається з двох D-елементів D1 і D2, виходи яких приєднуються до симетричним "плечах" вихідний ланцюга. Одне плече утворено переходами Джозефсона ПД1 і ПД2 і надпровідної шиною L1, друге - переходами Джозефсона ПД3 і ПД4 і надпровідної шиною L2. На кожне плече подається струм зміщення ( і ). Якщо за період такту ні на один з входів S1 та S2 не діє сигнальний ОК імпульс , То на виходах D-елементів D1 і D2 під час наступного тактового імпульсу одноквантовий імпульс не виникає. Відповідно не виникає він і на виході всієї схеми.

БОК логічні схеми з двома входами: зліва - диз'юнкція, праворуч - кон'юнкція

Якщо ж за період такту хоча б на один з входів S1 або S2 діє сигнальний ОК імпульс , То на виході відповідного D-елемента D1 або D2 під час наступного тактового імпульсу формується одноквантовий імпульс. Це призводить до короткочасного виходу зі стану надпровідності переходу Джозефсона ПД1 або ПД2. І на виході схеми формується одноквантовий імпульс напруги. У той же час квант магнітного потоку, який генерується, не просочується в контур відповідного сквіду, і тому не впливає на його стан.

Якщо протягом такту сигнальні ОК імпульси діють на обидва входи S1 і S2, то на виході обох D-елементів D1 і D2 під час наступного тактового імпульсу формуються одноквантовие імпульси. Це призводить до короткочасного виходу зі стану надпровідності обох переходів ПД1 і ПД2. Оскільки це відбувається одночасно, то на виході схеми формується один ОК імпульс напруги.

У схемі кон'юнкції, зображеної праворуч, під час наступного тактового імпульсу на виході ОК імпульс напруги з'являється лише в тому випадку, якщо він формується одночасно на виходах обох D-елементів D1 і D2. Лише в цьому випадку вдається вивести з надпровідного стану перехід ПД3. Коли ОК імпульс напруги з'являється на виході лише одного з D-елементів D1 або D2, то з надпровідного стану короткочасно він виводить тільки один перехід Джозефсона ПД1 або ПД2. Але це не призводить до формування одноквантового імпульсу напруги на виході, так як перехід ПД3 залишається в надпровідного стану. Сигнал на виході схеми тим більше не формується, якщо за період такту сигнальний ОК імпульс не діє на жоден з входів S1 та S2.