根據(jù)SNS型雙路約瑟夫森結(jié)陣的驅(qū)動(dòng)原理以及結(jié)陣分段特點(diǎn),提出了平衡三進(jìn)制驅(qū)動(dòng)算法,實(shí)現(xiàn)了雙路約瑟夫森結(jié)陣偏置狀態(tài)的快速計(jì)算。根據(jù)約瑟夫森結(jié)陣的偏置狀態(tài)以及組合方式,采用節(jié)點(diǎn)電壓法,準(zhǔn)確合成了雙路階梯波交流量子電壓的臺(tái)階電壓值,最終實(shí)現(xiàn)了最小分辨率為2個(gè)結(jié),有效位為15位的交流量子電壓輸出。雙路交流量子電壓互測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,合成交流量子電壓的最大誤差為0. 06μV,雙路信號(hào)同步性測(cè)試實(shí)驗(yàn)中,兩個(gè)通道的相位差為-0. 01μrad,證明了合成雙路交流量子電壓具有較高的幅值準(zhǔn)確度和相位同步性。 

【文章來(lái)源】：計(jì)量學(xué)報(bào). 2020,41(03)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

圖1 雙路驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框圖

根據(jù)約瑟夫森效應(yīng)[31]，當(dāng)一定頻率微波輻射在約瑟夫森結(jié)上時(shí)，微波n次諧波與結(jié)輻射的電磁波發(fā)生共振，恒壓電流隨著n的改變呈現(xiàn)階梯狀，這些臺(tái)階也稱為夏皮羅臺(tái)階(Shapiro steps)，結(jié)陣的I-V特性曲線如圖2所示。PJVS采用非回滯的約瑟夫森結(jié)陣，偏置狀態(tài)與偏置電流相互獨(dú)立，且20段結(jié)陣之間I-V特性存在差異。結(jié)陣正、零、負(fù)偏置狀態(tài)對(duì)應(yīng)的臺(tái)階中心電流分別為+I0,0和-I0，ΔI表示臺(tái)階電流寬度。當(dāng)頻率為f0的微波輻射在約瑟夫森結(jié)陣上，給每段結(jié)陣通上其相應(yīng)的臺(tái)階中心偏置電流，輸出端就能產(chǎn)生相應(yīng)的量子電壓值，第i段結(jié)陣輸出的量子電壓值Vi可由式(1)計(jì)算得出[32]:

基于NIST新型2 V SNS結(jié)陣，20段結(jié)陣的偏置狀態(tài)需要21路DAC提供每段結(jié)陣所需的偏置電流，如圖3所示。DAC輸入2 V SNS型雙路約瑟夫森結(jié)陣后，結(jié)陣共產(chǎn)生兩路量子電壓信號(hào)Vtop與Vbottom,DAC 11對(duì)應(yīng)的輸出端作為兩路信號(hào)的低端。其中，PXI-6230作為偏置源輸出DAC,DAC經(jīng)過(guò)JEFT型放大器放大驅(qū)動(dòng)電流，R為偏置電阻，r為線阻與對(duì)地電阻之和。通過(guò)每段約瑟夫森結(jié)陣I-V特性可以得到對(duì)應(yīng)分段的中心電流值，根據(jù)每段結(jié)陣的偏置狀態(tài)以及其中心電流值，利用節(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算所有DAC支路的理論電壓值，任意一路DAC的電壓參數(shù)由式(2)計(jì)算可得:

【參考文獻(xiàn)】：
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