超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统、超导测试电路技术方案

本发明专利技术提供一种超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统、超导测试电路，超导测试电路包括CMOS电路与跨温区互联系统；跨温区互联系统包括衰减模块、放大模块和传输线链路；所述衰减模块的输入端用于连接CMOS电路，所述衰减模块的输出端用于连接所述超导电路；所述衰减模块用于将CMOS电路的CMOS逻辑电平转化处理为超导逻辑电平；所述放大模块的输入端用于连接所述超导电路，所述衰减模块的输出端用于连接所述CMOS电路；所述放大模块用于将超导电路的超导逻辑电平转化处理为CMOS逻辑电平；所述传输线链路用于实现超导电路与CMOS电路之间跨温区的信号传输。本发明专利技术能保证测试中超导芯片的高速、动态功能实现。动态功能实现。动态功能实现。

【技术实现步骤摘要】
超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统、超导测试电路


[0001]本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统、超导测试电路。

技术介绍

[0002]超导电子学是超导物理、集成电路制造与电子技术等多学科交叉的产物，以超导微观理论和多种量子效应为基础。各种超导有源和无源器件结合又可以形成不同功能与用途的超导集成电路。超导集成电路既是超导电子学研究的重要内容，也是集成电路技术的重要分支。半导体集成电路是电子信息技术发展的基础，集成电路沿着摩尔定律高速发展，目前已经进入亚7nm技术节点，进一步发展将面临器件物理和微加工技术极限的双重挑战，速度和功耗正在成为难以跨越的技术瓶颈。而超导集成电路的高运算速度和低功耗成为未来集成电路发展的重要方向。随着各种复杂的超导芯片和多芯片模块的日益成熟化，对芯片的测试逐渐由静态、低速的需求转向动态、高速的需求。超导芯片工作在4.2K的低温下，测试设备(包含CMOS电路)均处于室温环境，这样就需要实现低温
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室温的跨温区高速信号的互联解决方案。此外，这种互联解决方案不但需要跨温区，而且还需要实现超导逻辑电平(～0.2mV)与CMOS逻辑电平(～1.8V)的高速相互转化。所以，需要设计一种高速、跨温区、不同逻辑电平可相互转化的互联技术方案。
[0003]现有的超导逻辑电路测试系统，基于美国Research Electronics Development,Inc生产的多通道OCTOPUX，该设备明确说明用于超导逻辑电路的低频测试，4KHz带宽时测量精度0.5uV，数据采样率最高2MS/s，若按照奈奎斯特(Nyquist)定律推断，该系统最快支持信号频率为1MHz。虽然这样的测试在超导逻辑电路的开发阶段验证完全满足超导逻辑电路的功能测试和验证。但是，超导逻辑电路相对CMOS逻辑电路的优势在于其工作主频可高达数十GHz，因此，需要能支持更高速度的一套超导逻辑电路的测试和适用于未来超导逻辑电路应用的技术方案，发挥超导逻辑电路的高速不可替代的优势。

技术实现思路

[0004]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电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统、超导测试电路，适合于未来超导电路的高速测试与应用发展。
[0005]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电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统，包括衰减模块、放大模块和传输线链路；
[0006]所述衰减模块的输入端用于连接CMOS电路，所述衰减模块的输出端用于连接所述超导电路；所述衰减模块用于将CMOS电路的CMOS逻辑电平转化处理为超导逻辑电平；
[0007]所述放大模块的输入端用于连接所述超导电路，所述衰减模块的输出端用于连接所述CMOS电路；所述放大模块用于将超导电路的超导逻辑电平转化处理为CMOS逻辑电平；
[0008]所述传输线链路用于实现超导电路与CMOS电路之间跨温区的信号传输。
[0009]优选地，所述放大模块包括前置放大单元、带通放大单元和电压比较单元；
[0010]所述前置放大单元的输入端连接所述超导电路，所述前置放大单元用于将超导逻辑电平进行第一次放大得到第一中间超导逻辑电平；
[0011]所述带通放大单元的输入端连接所述前置放大单元的输出端，所述带通放大单元用于将所述第一中间超导逻辑电平进行第二次放大得到第二中间超导逻辑电平；
[0012]所述电压比较单元的输入端连接所述带通放大单元的输出端，基于所述第二中间超导逻辑电平和预设电压值进行比较，根据比较结果输出所述CMOS逻辑电平。
[0013]优选地，所述前置放大单元包括LT1028芯片，所述LT1028芯片实现超导逻辑电平到第一中间超导逻辑电平的第一次放大，所述第一中间超导逻辑电平为1mV。
[0014]优选地，所述带通放大单元包括LT1028芯片、第一电容、电阻和第二电容；
[0015]所述LT1028芯片的第一输入端连接所述前置放大单元的输出端，所述LT1028芯片的第二输入端连接工作电源；所述第一电容和所述电阻并联形成并联支路，所述并联支路的一端连接所述LT1028芯片的第一输入端，所述并联支路的另一端连接所述LT1028芯片的输出端；所第二电容连接在所述LT1028芯片的输出端；
[0016]所述LT1028芯片实现第一中间超导逻辑电平到第二中间超导逻辑电平的第二次放大，所述第二中间超导逻辑电平为30mV；所述第一电容和第二电容用于调整放大倍数。
[0017]优选地，所述衰减模块为π型电路，所述π型电路包括分压电阻、分流电阻和匹配电阻；
[0018]所述分压电阻的输入端连接所述CMOS电路，所述分压电阻的输出端连接所述超导电路；所述分压电阻用于将所述CMOS电路输出的信号电压幅值由伏特量级衰减值毫伏量级；
[0019]所述分流电阻的一端连接所述分压电阻的输入端，所述分流电阻的另一端接地；所述分流电阻用于将所述CMOS电路输出的信号电流幅值由伏特量级衰减值毫伏量级；
[0020]所述匹配电阻的一端连接所述分压电阻的输出端，所述匹配电阻的另一端接地；所述匹配电阻用于与所述超导电阻的阻抗匹配。
[0021]优选地，所述衰减模块为π型电路，所述π型电路包括分压电阻、分流电阻和滤波电容；
[0022]所述分压电阻的输入端连接所述CMOS电路，所述分压电阻的输出端连接所述超导电路；所述分压电阻用于将所述CMOS电路输出的信号电压幅值由伏特量级衰减值毫伏量级；
[0023]所述分流电阻的一端连接所述分压电阻的输入端，所述分流电阻的另一端接地；所述分流电阻用于将所述CMOS电路输出的信号电流幅值由伏特量级衰减值毫伏量级；
[0024]所述滤波电容的一端连接所述分压电阻的输出端，所述滤波电容的另一端接地；所述滤波电容用于对所述衰减模块进行滤波整形。
[0025]优选地，所述传输线链路包括上行传输链路和下行传输链路；
[0026]所述上行传输链路用于放大模块的信号传输和逻辑电平之间的放大转化；
[0027]所述下行传输链路用于衰减模块的信号传输和逻辑电平之间的衰减转化。
[0028]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测试电路，包括CMOS电路和跨温区通信电路，所述跨温区通信电路如上述的超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统。
[0029]优选地，所述CMOS电路为FPGA板，所述FPGA板卡连接接口模块，通过所述接口模块实现所述超导电路与所述FPGA的接口转换连接。
[0030]如上所述，本专利技术的超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统、超导测试电路，具有以下有益效果：
[0031]本专利技术的超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统通过衰减模块将CMOS电路的CMOS逻辑电平(～1.8V)转化处理为超导逻辑电平(～0.2mV)和通过放大模块将超导电路的超导逻辑电平(～0.2mV)转化处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统，其特征在于，包括衰减模块、放大模块和传输线链路；所述衰减模块的输入端用于连接CMOS电路，所述衰减模块的输出端用于连接所述超导电路；所述衰减模块用于将CMOS电路的CMOS逻辑电平转化处理为超导逻辑电平；所述放大模块的输入端用于连接所述超导电路，所述衰减模块的输出端用于连接所述CMOS电路；所述放大模块用于将超导电路的超导逻辑电平转化处理为CMOS逻辑电平；所述传输线链路用于实现超导电路与CMOS电路之间跨温区的信号传输。2.根据权利要求1所述的超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统，其特征在于，所述放大模块包括前置放大单元、带通放大单元和电压比较单元；所述前置放大单元的输入端连接所述超导电路，所述前置放大单元用于将超导逻辑电平进行第一次放大得到第一中间超导逻辑电平；所述带通放大单元的输入端连接所述前置放大单元的输出端，所述带通放大单元用于将所述第一中间超导逻辑电平进行第二次放大得到第二中间超导逻辑电平；所述电压比较单元的输入端连接所述带通放大单元的输出端，基于所述第二中间超导逻辑电平和预设电压值进行比较，根据比较结果输出所述CMOS逻辑电平。3.根据权利要求2所述的超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统，其特征在于，所述前置放大单元包括LT1028芯片，所述LT1028芯片实现超导逻辑电平到第一中间超导逻辑电平的第一次放大，所述第一中间超导逻辑电平为1mV。4.根据权利要求2所述的超导电路与CMOS电路之间的跨温区互联系统，其特征在于，所述带通放大单元包括LT1028芯片、第一电容、电阻和第二电容；所述LT1028芯片的第一输入端连接所述前置放大单元的输出端，所述LT1028芯片的第二输入端连接工作电源；所述第一电容和所述电阻并联形成并联支路，所述并联支路的一端连接所述LT1028芯片的第一输入端，所述并联支路的另一端连接所述LT1028芯片的输出端；所第二电容连接在所述LT1028芯片的输出端；所述LT1028芯片实现第一中间超导逻辑电平到第二中间超导逻辑电平的第二次放大，所述第二中间超导逻辑电平为30mV；所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：原蒲升，李凌云，王永良，汪书娜，余慧勤，尤立星，
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：