Applied Superconductivity - Walther Meißner Institut - Bayerische ...

vi R. GROSS AND A. MARX CONTENTS4.4.4 Voltmeters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1974.4.5 Radiofrequency Amplifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1984.5 Applications of SQUIDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2004.5.1 Biomagnetism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2004.5.2 Nondestructive Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2044.5.3 SQUID Microscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2064.5.4 Gravity Wave Antennas and Gravity Gradiometers . . . . . . . . . . . . . . . . 2084.5.5 Geophysics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2105 Digital Electronics 2155.1 Superconductivity and Digital Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2165.1.1 Historical development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2175.1.2 Advantages and Disadvantages of Josephson Switching Devices . . . . . . . . . 2195.2 Voltage State Josephson Logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2225.2.1 Operation Principle and Switching Times . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2225.2.2 Power Dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2255.2.3 Switching Dynamics, Global Clock and Punchthrough . . . . . . . . . . . . . . 2265.2.4 Josephson Logic Gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2285.2.5 Memory Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2345.2.6 Microprocessors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2365.2.7 Problems of Josephson Logic Gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2375.3 RSFQ Logic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2395.3.1 Basic Components of RSFQ Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2415.3.2 Information in RSFQ Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2465.3.3 Basic Logic Gates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2475.3.4 Timing and Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2495.3.5 Maximum Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2495.3.6 Power Dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2505.3.7 Prospects of RSFQ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2505.3.8 Fabrication Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2535.3.9 RSFQ Roadmap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2545.4 Analog-to-Digital Converters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2555.4.1 Additional Topic:Foundations of ADCs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2565.4.2 The Comparator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2615.4.3 The Aperture Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2635.4.4 Different Types of ADCs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264© Walther-Meißner-Institut