元件标号说明
[0030] 2 超导量子干设装置
[00川 21 探测模块
[0032] 22 工作电压产生模块
[0033] 23 运算放大模块
[0034] 24 正反馈模块
[00对 25 负反馈模块
[0036] 241第一反馈单元
[0037] 242第二反馈单元
[003引 A 第一端口
[0039] B 第二端口
[0040] C 第 S端口
[0041] D 第四端口
【具体实施方式】
[0042] W下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可W通过另外不同的具体实 施方式加W实施或应用，本说明书中的各项细节也可W基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0043] 请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅W示意方式说明本发明 的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形 状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布 局型态也可能更为复杂。
[0044] 下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。
[0045] 本实施例提供一种超导量子干设装置2,用于探测被测磁通信号，将感应到的被测 磁通信号线性转换成等比例的电压。请参阅图2和图3,分别显示为超导量子干设装置的原 理结构示意图和超导量子干设装置的一种实施方式电路图。如图2所示，所述超导量子干 设装置2包括探测模块21、工作电压产生模块22、运算放大模块23、正反馈模块24、及负反 馈模块25。
[0046] 其中，在本实施例中，所述探测模块21包括有多个超导量子干设器，即S卵ID，所 述探测模块可W由单个或多个串联的超导量子干设器件值C S卵ID)构成。所述探测模块 用于感应所述超导量子干设装置2所处地理环境中的被测磁通信号。所述探测模块21上 加载有第一偏置电流Ibi，该第一偏置电流Ibi能够使所述超导量子干设器达到预定工作电 压和最大磁通电压传输率。请参阅图4,显示为超导量子干设装置中超导量子干设器的磁通 电压传输特性曲线，其中，如图4所示，图4中所示W点为所述超导量子干设器件的工作点， 也就是所述超导量子干设器件进入最佳工作状态。
[0047] 所述工作电压产生模块22加载有第二偏置电流Ib2,所述工作电压产生模块22用 于在所述第二偏置电流流经所述工作电压产生模块22时产生一与所述预定工作电压相等 的直流电压使得所述运算放大模块23在所述超导量子干设器件进入最佳工作状态时，所 述运算放大模块23的正输入端的电压和负输入端的电压相等，输出端的电压为零。因此， 在所述工作电压产生模块22上加载第二偏置电流Ib2是为了抵消所述探测模块21在进入 最佳工作状态时产生的工作电压，使得所述运算放大模块23的正输入端的电压和负输入 端的之间的电压差为零。在本实施例中，所述工作电压产生模块22为一分压电阻Rp。
[0048] 所述运算放大模块23分别与所述探测模块21和工作电压产生模块22连接，其包 括正输入端231，负输入端232,及输出端233。所述运算放大模块23在所述探测模块21工 作在所述预定工作电压下时，所述输出端的输出电压为零；在所述探测模块21在感应到所 述被测磁通信号〇。时，所述运算放大模块11的正输入端和负输入端之间会产生一电压差 A V。在本实施例中，所述运算放大模块23为一运算放大器（OPA)。
[0049] 所述正反馈模块24分别与所述探测模块21和所述运算放大模块23连接，所述正 反馈模块24用于在所述探测模块21感应到所述被测磁通信号〇。时，响应所述电压差A V W形成磁通正反馈。所述正反馈模块24包括第一反馈单元241和第二反馈单元242。在本 实施例中，在所述探测模块21就近并联一正反馈模块24是为了实现电压正反馈，使得响应 所述被测磁通信号的电压差Av得到增强，即实现了比普通S卵ID器件更大的磁通电 压转换率。也就是说，所述探测模块21感应到的被测磁通信号〇。在所述运算放大模块11 的正输入端和负输入端之间产生的电压差A V驱动所述第一反馈单元241，在本实施例中， 所述第一反馈单元241为一反馈电阻Rs，在探测模块21、第一反馈单元241、及第二反馈单 元242形成的封闭环路中产生第一电流A i,，所述第一电流A 的计算公式为；
[00 加]
【主权项】
1. 一种超导量子干涉装置，用于探测被测磁通信号，其特征在于，包括： 加载第一偏置电流的探测模块；所述第一偏置电流使得所述探测模块达到预定工作电 压和最大磁通电压传输率； 加载第二偏置电流的工作电压产生模块，用于在所述第二偏置电流流经所述工作电压 产生模块时产生一与所述预定工作电压相等的直流电压； 分别与所述探测模块和工作电压产生模块连接的运算放大模块，包括正输入端，负输 入端，及输出端；所述运算放大模块在所述探测模块工作在所述预定工作电压下时，所述输 出端的输出电压为零；所述探测模块在感应到所述被测磁通信号时，所述运算放大模块的 正输入端和负输入端之间会产生一电压差； 分别与所述探测模块和所述运算放大模块连接的正反馈模块，用于在所述探测模块感 应到所述被测磁通信号时，响应所述电压差以形成磁通正反馈； 分别与所述正反馈模块和所述运算放大模块连接的负反馈模块，用于抵消所述探测模 块感应到的所述被测磁通信号，使得在所述运算放大模块的正输入端和负输入端之间产生 的电压差消失。
2. 根据权利要求1所述的超导量子干涉装置，其特征在于：所述正反馈模块包括与所 述探测模块连接的第一反馈单元和与所述第一反馈单元连接的第二反馈单元，所述第一反 馈单元、第二反馈单元、及所述探测模块形成一封闭环路。
3. 根据权利要求2所述的超导量子干涉装置，其特征在于：所述运算放大模块的正输 入端和负输入端之间产生的电压差在所述封闭环路中产生第一电流，所述第一电流通过所 述第二反馈单元时产生第一磁通信号，所述第二反馈单元将所述第一磁通信号耦合到所述 探测模块上以实现所述探测模块灵敏度的增强。
4. 根据权利要求3所述的超导量子干涉装置，其特征在于：所述负反馈模块为一反馈 电阻，所述电压差经所述运算放大模块放大后产生一与所述电压差反方向的放大电压，所 述放大电压驱动所述反馈电阻产生一反馈电流，所述反馈电流流经所述第二反馈单元时， 产生第二磁通信号，并通过所述第二反馈单元将所述第二磁通信号耦合到所述探测模块上 以抵消所述第一磁通信号和被测磁通信号。
5. 根据权利要求2所述的超导量子干涉装置，其特征在于：所述第二反馈单元包括第 一端口、第二端口、第三端口、及第四端口；其中所述第一端口与所述探测模块的一端相连 接，所述第二端口与所述第一反馈单元的一端相连接，所述第三端口接地，所述第四端口与 所述工作电压产生模块的一端相连接，所述工作电压产生模块的另一端与所述运算放大模 块的正输入端相连接，所述探测模块的另一端与所述运算放大模块的负输入端相连接。
6. 根据权利要求5所述的超导量子干涉装置，其特征在于：所述第一反馈单元的一端 连接在所述运算放大模块的负输入端上，所述第一反馈单元的另一端与所述第二反馈单元 的第四端口相连接。
7. 根据权利要求5所述的超导量子干涉装置，其特征在于：所述负反馈模块的一端与 所述运算放大模块的输出端相连接，所述负反馈模块的另一端与所述第二反馈单元的第二 端口相连接。
8. 根据权利要求2所述的超导量子干涉装置，其特征在于：所述第一反馈单元为一反 馈电阻，所述第二反馈单元为一具有等电位特性的超导线圈，所述超导线圈在低温环境下 为一零电阻导线。
【专利摘要】本发明提供一种超导量子干涉装置，包括：探测模块；加载第二偏置电流的工作电压产生模块，在第二偏置电流流经所述工作电压产生模块时产生一与预定工作电压相等的直流电压；运算放大模块，在探测模块工作在预定工作电压下时，输出端的输出电压为零；探测模块在感应到被测磁通信号时，运算放大模块的正输入端和负输入端之间会产生一电压差；正反馈模块，在探测模块感应到被测磁通信号时，响应电压差以形成磁通正反馈；负反馈模块，用于抵消探测模块感应到的被测磁通信号，使得在所述运算放大模块的正输入端和负输入端之间产生的电压差消失。发明提升SQUID器件磁通电压传输特性，实现放大器前放噪声抑制，提高抗干扰能力，实现传感器电路引线最小化。
【IPC分类】G01R33-035
【公开号】CN104569868
【申请号】CN201510073470
【发明人】王永良, 徐小峰, 孔祥燕, 谢晓明
【申请人】中国科学院上海微系统与信息技术研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年2月11日