一种超导量子干涉器件偏置放大电路制造技术

本发明专利技术提供一种超导量子干涉器件偏置放大电路，包括：超导量子干涉器件；前置放大器，与超导量子干涉器件相连；电流调节电路，在超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下时调节超导量子干涉器件的偏置电流；电压调节电路，在超导量子干涉器件处于恒压偏置模式下时调节加载在超导量子干涉器件的偏置电压；切换开关，通过切换控制超导量子干涉器件、电压调节电路与前置放大器的正向输入端和负向输入端的对应连接使超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下或处于恒压偏置模式下；反馈电阻，一端与前置放大器的输出端相连，另一端与前置放大器的负向输入端相连。本发明专利技术电路简单，并通过一个切换开关控制前置放大器输入端切换来构成不同偏置工作模式。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种超导量子干涉器件偏置放大电路，包括：超导量子干涉器件；前置放大器，与超导量子干涉器件相连；电流调节电路，在超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下时调节超导量子干涉器件的偏置电流；电压调节电路，在超导量子干涉器件处于恒压偏置模式下时调节加载在超导量子干涉器件的偏置电压；切换开关，通过切换控制超导量子干涉器件、电压调节电路与前置放大器的正向输入端和负向输入端的对应连接使超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下或处于恒压偏置模式下；反馈电阻，一端与前置放大器的输出端相连，另一端与前置放大器的负向输入端相连。本专利技术电路简单，并通过一个切换开关控制前置放大器输入端切换来构成不同偏置工作模式。【专利说明】一种超导量子干涉器件偏置放大电路
本专利技术涉及传感器
，特别是涉及超导量子干涉器件作为传感器的技术领 域，具体为一种超导量子干涉器件偏置放大电路。
技术介绍
超导量子干涉器件（Superconducting Quantum Interference Device，以下简 称SQUID)是极其灵敏的磁传感器，由超导回路和约瑟夫森结构成的器件。超导量子干涉 器件是超导电子学件的重要基元，其最大超导电流随回路所包围的磁通作周期性变化，周 期为磁通量子，φ〇=2.〇7 X 10-15 Wb。这种现象的物理本质是超导体系的波函数的干涉效 应。因此它直接表现了这种宏观体系的量子特性。在外加直流偏置条件下，其输出电压随 外磁场周期性变化。这个特性使之可以被制成最灵敏的磁强计。其单位带宽分辨率可达 10-15Tesla(相当于地磁场的几百亿分之一）。它可以广泛应用于生物磁场，地球物理，无 损探伤和极低场磁共振成像系统中。射频SQUID由超导回路中插入一个约瑟夫森结构成， 通常在射频或微波偏置下使用，具有与前者类似的特性与用途。 超导量子干涉器件在输入一定偏置电流情况下，就具备了磁通电压转换特性，即 超导量子干涉器件会产生随着检测磁通发生变化的电压。测量该电压就可以实现磁通电压 的转换，实现磁场探测。 超导量子干涉器件由两种偏置和检测模式，一种是恒流偏置模式，即给超导量子 干涉器件加入一个恒定的偏置电流，器件表现出磁通电压转换特性，前置放大器读取并放 大器件两端的电压信号。另一种是恒压偏置模式，在超导量子干涉器件的两端加载电压， 保持电压恒定。超导量子干涉器件表现出磁通电流转换特性，前置放大器检测并放大流入 SQUID的电流信号。两种工作模式在不同类型超导量子干涉器件读出电路中都有应用。 由上可见，使用单一偏置模式的读出电路，无法兼顾不同类型超导量子干涉器件 的应用需求，因此需要开发同时具有点钟偏置模式的读出电路。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种超导量子干涉器件偏 置放大电路，用于解决现有技术中使用单一偏置模式的读出电路，无法兼顾不同类型超导 量子干涉器件的应用需求的问题。 为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种超导量子干涉器件偏置放大电 路，包括：超导量子干涉器件；前置放大器，与所述超导量子干涉器件相连，在所述超导量 子干涉器件处于恒流偏置模式下时读取并放大所述超导量子干涉器件的电压信号，在所述 超导量子干涉器件处于恒压偏置模式下时读取并放大所述超导量子干涉器件的电流信号； 电流调节电路，与所述超导量子干涉器件相连，在所述超导量子干涉器件处于恒流偏置模 式下时调节所述超导量子干涉器件的偏置电流；电压调节电路，与所述前置放大器相连，在 所述超导量子干涉器件处于恒压偏置模式下时调节加载在所述超导量子干涉器件的偏置 电压；切换开关，输入端分别与所述超导量子干涉器件、所述电压调节电路相连，输出端分 别与所述前置放大器的正向输入端和负向输入端相连；所述切换开关通过切换控制所述超 导量子干涉器件、所述电压调节电路与所述前置放大器的正向输入端和负向输入端的对应 连接使所述超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下或处于恒压偏置模式下。 作为本专利技术的一种优选方案，还包括一个反馈电阻，所述反馈电阻的一端与所述 前置放大器的输出端相连，另一端与所述前置放大器的负向输入端相连。 作为本专利技术的一种优选方案，所述前置放大器的正向输入端连有平衡电阻，所述 平衡电阻的大小与所述反馈电阻的大小相等。 作为本专利技术的一种优选方案，从所述超导量子干涉器件引出两个连接端：第一连 接端和第四连接端；从所述电压调节电路引出两个连接端：第二连接端和第三连接端；所 述切换开关为双刀双掷开关；所述双刀双掷开关中的第一开关的一端连接所述前置放大器 的负向输入端，另一端可切换连接第一连接端和第二连接端；所述双刀双掷开关中的第二 开关的一端连接所述前置放大器的正向输入端，另一端可切换连接第三连接端和第四连接 端。 作为本专利技术的一种优选方案，所述电流调节电路包括第一电阻和第一可调电压 源；所述第一电阻的一端与所述超导量子干涉器件相连，另一端与所述第一可调电压源相 连。 作为本专利技术的一种优选方案，从所述超导量子干涉器件和所述第一电阻的之间的 连接线处引出第一连接端和第四连接端。 作为本专利技术的一种优选方案，所述电压调节电路包括第二电阻、第三电阻和第二 可调电压源；所述第二电阻的一端与所述第二可调电压源相连，另一端与所述第三电阻相 连；所述第三电阻的另一端接地。 作为本专利技术的一种优选方案，从所述第二电阻和所述第三电阻的之间的连接线处 引出第二连接端和第三连接端。 作为本专利技术的一种优选方案，所述第二电阻的大小与所述第一电阻的大小相等。 作为本专利技术的一种优选方案，所述第一电阻和所述第二电阻的大小为IOkQ? IM Ω。 如上所述，本专利技术的一种超导量子干涉器件偏置放大电路，具有以下有益效果： 1、本专利技术电路简单，只是用一个前置前置放大器，并通过一个切换开关控制前置 放大器输入端切换来构成不同偏置工作模式，因此两种电路工作模式使用相同的前置放大 器，保证了相同的噪声性能。 2、本专利技术中电路对称平衡，切换后不需要重新调整工作点，前置放大器输入两端 接的电阻阻值相同，两种模式下电阻网络完全一致，因此不需要再调节工作参数。 3、本专利技术的电路只切换信号，不切换偏置电流，切换过程不会造成流向传感器的 电流发生大的跳变，避免切换过程对其它器件造成损坏。 4、本专利技术只使用一个前置放大器实现两种偏置模式的超导量子干涉器件的读出， 可以满足偏置需求的器件读出。由于目前主流多通道超导量子干涉器件向30通道以上发 展，如36通道心磁图仪系统，64通道心磁图仪，128和200通道脑磁系统等。采用单个前置 放大器低功耗，在多通道（30通道）应用环境下，具有降低系统功耗，实现高度集成的优势。 【专利附图】【附图说明】 图1显示为本专利技术的一种超导量子干涉器件偏置放大电路的整体结构示意图。 图2显示为本专利技术的一种超导量子干涉器件偏置放大电路在恒压模式下的等效 示意图。 图3显示为本专利技术的一种超导量子干涉器件偏置放大电路在恒流模式下的等效 示意图。 【具体实施方式】 以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导量子干涉器件偏置放大电路，其特征在于，包括：超导量子干涉器件；前置放大器，与所述超导量子干涉器件相连，在所述超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下时读取并放大所述超导量子干涉器件的电压信号，在所述超导量子干涉器件处于恒压偏置模式下时读取并放大所述超导量子干涉器件的电流信号；电流调节电路，与所述超导量子干涉器件相连，在所述超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下时调节所述超导量子干涉器件的偏置电流；电压调节电路，与所述前置放大器相连，在所述超导量子干涉器件处于恒压偏置模式下时调节加载在所述超导量子干涉器件的偏置电压；切换开关，输入端分别与所述超导量子干涉器件、所述电压调节电路相连，输出端分别与所述前置放大器的正向输入端和负向输入端相连；所述切换开关通过切换控制所述超导量子干涉器件、所述电压调节电路与所述前置放大器的正向输入端和负向输入端的对应连接使所述超导量子干涉器件处于恒流偏置模式下或处于恒压偏置模式下。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王永良，徐小峰，孔祥燕，谢晓明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31