多通道数控脉冲偏置源及超导测试系统

本发明涉及超导测试领域，特别是涉及一种多通道数控脉冲偏置源及超导测试系统。

背景技术：

1、超导电路拥有很多cmos电路没有的优势，处于超导态时超导通路中不存在电阻，所以超导电路的功耗极低，而且超导电路由于其基本单元并非是晶体管而是约瑟夫森结，故其可以很轻松达到ghz，远超传统的cmos电路。超导电路目前无法解决大规模存储的问题，当超导电路有存储需求时，只能使用cmos存储器作为解决方案。但是超导电路的输出信号幅度仅有0.2mv，达不到cmos电路的识别门限，需要接口电路对超导信号进行初步放大。

2、数控脉冲偏置源是支持超导接口电路正常工作的必要装置，市面上已有的交流偏置源(即数控脉冲偏置源)大多类似于信号源，可以根据自己的要求设定频率和相位，但是无法和上一级的超导电路实现同步；而且在实际使用时用到的接口电路需要为超导电路提供多通道的输出，所以为其提供的交流偏置也需要多个通道。

3、因此，如何实现同步脉冲控制、多通道输出的数控脉冲偏置源，已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

4、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多通道数控脉冲偏置源及超导测试系统，用于解决现有技术中交流偏置源与上级超导电路不同步、输出通道数量受限等问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多通道数控脉冲偏置源，用于为超导接口电路提供偏置，所述多通道数控脉冲偏置源至少包括：

3、数控模块、控制信号产生模块及n路输出模块；其中，n为大于1的自然数；

4、所述数控模块用于提供n路模拟电压信号；

5、所述控制信号产生模块接收偏置时钟信号，并基于所述偏置时钟信号产生控制信号；其中，所述偏置时钟信号与超导接口电路连接的超导电路的工作时钟同频；

6、各路输出模块分别接收一路模拟电压信号，并基于所述控制信号导通或关断对应模拟电压信号的输出通路，进而得到n路交流脉冲偏置信号。

7、可选地，所述输出模块包括缓冲单元、开关及输出电阻；所述缓冲单元接收对应的模拟电压信号；所述开关的第一端连接所述缓冲单元的输出端，第二端连接所述输出电阻的第一端；所述输出电阻的第二端输出对应交流脉冲偏置。

8、更可选地，所述开关为功率管。

9、更可选地，所述多通道数控脉冲偏置源还包括缓冲模块，所述缓冲模块连接于所述偏置时钟信号与所述控制信号产生模块之间。

10、更可选地，所述多通道数控脉冲偏置源还包括时钟复制模块，所述时钟复制模块将所述偏置时钟信号复制为m路时钟信号，m路时钟信号与所述偏置时钟信号同频，其中，m为大于1且小于等于n的自然数；所述控制信号产生模块基于m路时钟信号产生各路输出模块的控制信号。

11、更可选地，所述缓冲模块与所述时钟复制模块之间还设置有数字通道隔离模块，所述数字通道隔离模块将数字电路部分与模拟电路部分的信号和电源隔离。

12、更可选地，所述数控模块包括单片机及数模转换单元，所述单片机基于上位机的控制产生数字控制信号；所述数模转换单元连接所述单片机的输出端，基于所述数字控制信号产生n路模拟电压信号。

13、为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种超导测试系统，所述超导测试系统至少包括：

14、杜瓦、超导电路、超导接口电路、测试杆、控制器、第一示波器、恒流源及上述多通道数控脉冲偏置源；

15、所述超导电路与所述超导接口电路连接，并设置于所述杜瓦中；

16、所述测试杆的第一端连接所述超导电路及所述超导接口电路，第二端设置于所述杜瓦外部，用于实现所述超导电路及所述超导接口电路的信号传输；

17、所述恒流源连接所述测试杆，为所述超导电路提供测试所需的恒流源；

18、所述多通道数控脉冲偏置源连接所述测试杆，为所述超导接口电路提供n路交流脉冲偏置信号；

19、所述控制器连接所述测试杆及所述多通道数控脉冲偏置源，为所述超导电路提供测试信号及工作时钟，为所述多通道数控脉冲偏置源提供偏置时钟信号；

20、所述第一示波器连接所述测试杆，用于显示所述超导接口电路的输出信号。

21、可选地，所述超导测试系统还包括差分放大器及第二示波器；所述差分放大器连接于所述测试杆的输出端，用于对所述超导电路输出的信号进行放大处理；所述第二示波器连接于所述差分放大器的输出端。

22、更可选地，所述控制器为fpga。

23、更可选地，所述超导接口电路采用铃木堆栈结构。

24、如上所述，本发明的多通道数控脉冲偏置源及超导测试系统，具有以下有益效果：

25、1、本发明的多通道数控脉冲偏置源及超导测试系统采用同步脉冲控制，可以保证系统时钟的同步。

26、2、本发明的多通道数控脉冲偏置源及超导测试系统采用多通道输出，且可灵活扩展。

27、3、本发明的多通道数控脉冲偏置源及超导测试系统设计灵活，精度高，占用空间小。

28、4、本发明的多通道数控脉冲偏置源及超导测试系统采用浮地输出技术，噪声小，准确性高。

29、5、本发明的多通道数控脉冲偏置源及超导测试系统通过实测已满足超导接口电路要求，保证超导cpu微弱信号的放大。

技术特征：

1.一种多通道数控脉冲偏置源，用于为超导接口电路提供偏置，其特征在于，所述多通道数控脉冲偏置源至少包括：

2.根据权利要求1所述的多通道数控脉冲偏置源，其特征在于：所述输出模块包括缓冲单元、开关及输出电阻；所述缓冲单元接收对应的模拟电压信号；所述开关的第一端连接所述缓冲单元的输出端，第二端连接所述输出电阻的第一端；所述输出电阻的第二端输出对应交流脉冲偏置。

3.根据权利要求2所述的多通道数控脉冲偏置源，其特征在于：所述开关为功率管。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的多通道数控脉冲偏置源，其特征在于：所述多通道数控脉冲偏置源还包括缓冲模块，所述缓冲模块连接于所述偏置时钟信号与所述控制信号产生模块之间。

5.根据权利要求4所述的多通道数控脉冲偏置源，其特征在于：所述多通道数控脉冲偏置源还包括时钟复制模块，所述时钟复制模块将所述偏置时钟信号复制为m路时钟信号，m路时钟信号与所述偏置时钟信号同频，其中，m为大于1且小于等于n的自然数；所述控制信号产生模块基于m路时钟信号产生各路输出模块的控制信号。

6.根据权利要求5所述的多通道数控脉冲偏置源，其特征在于：所述缓冲模块与所述时钟复制模块之间还设置有数字通道隔离模块，所述数字通道隔离模块将数字电路部分与模拟电路部分的信号和电源隔离。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的多通道数控脉冲偏置源，其特征在于：所述数控模块包括单片机及数模转换单元，所述单片机基于上位机的控制产生数字控制信号；所述数模转换单元连接所述单片机的输出端，基于所述数字控制信号产生n路模拟电压信号。

8.一种超导测试系统，其特征在于，所述超导测试系统至少包括：

9.根据权利要求8所述的超导测试系统，其特征在于：所述超导测试系统还包括差分放大器及第二示波器；所述差分放大器连接于所述测试杆的输出端，用于对所述超导电路输出的信号进行放大处理；所述第二示波器连接于所述差分放大器的输出端。

10.根据权利要求8或9所述的超导测试系统，其特征在于：所述控制器为fpga。

11.根据权利要求8或9所述的超导测试系统，其特征在于：所述超导接口电路采用铃木堆栈结构。

技术总结
本发明提供一种多通道数控脉冲偏置源及超导测试系统，包括：数控模块、控制信号产生模块及N路输出模块；其中，N为大于1的自然数；所述数控模块用于提供N路模拟电压信号；所述控制信号产生模块接收偏置时钟信号，并基于所述偏置时钟信号产生控制信号；其中，所述偏置时钟信号与超导接口电路连接的超导电路的工作时钟同频；各路输出模块分别接收一路模拟电压信号，并基于所述控制信号导通或关断对应模拟电压信号的输出通路，进而得到N路交流脉冲偏置信号。本发明采用同步脉冲控制，可以保证系统时钟的同步；采用多通道输出，且可灵活扩展；设计灵活，精度高，占用空间小；采用浮地输出技术，噪声小，准确性高。

技术研发人员：余金鑫,原蒲升,王永良,李凌云,尤立星
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12