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Les convertisseurs analogique/numérique (CAN, ou codeurs) supraconducteurs tirent parti des avantages spécifiques au comportement quantique des matériaux supraconducteurs : très faible dissipation de puissance, grande rapidité et surtout quantification du flux magnétique permettant d’obtenir une linéarité supérieure à celle des CAN semi-conducteurs. Leurs performances répondent aux exigences des domaines RADAR et télécommunications.
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4. Spécificité des circuits supraconducteurs
4.1 Définition de la représentation binaire
Les technologies supraconductrices ont donné lieu à plusieurs développements en circuits logiques avec des conventions de représentation binaire différentes. L’une de ces conventions, applicable à toutes les technologies supraconductrices, est appelée logique RSFQ car elle code un niveau « 1 » sous forme d’une impulsion de tension ultracourte (cf. encadré) dont l’intégrale dans le temps est égale à un quantum de flux. Ainsi, cette approche permet d’utiliser simultanément et de façon bénéfique les trois aspects caractéristiques de l’état supraconducteur détaillés ci-après 4.2.1.
La logique RSFQ part de conventions très différentes de la logique traditionnelle : l’information binaire ne se présente pas comme un niveau de tension (continu), mais par la présence (resp. l’absence) d’une impulsion de tension entre deux impulsions d’horloge pour coder un « 1 » (resp. un « 0 »). Ces impulsions sont de faible amplitude (quelques millivolts), extrêmement courtes (typiquement, inférieures à la picoseconde), et sont quantifiées grâce à l’extension macroscopique des fonctions d’onde électroniques des supraconducteurs. Les circuits sont extrêmement rapides : une bascule D (Flip-Flop) a fonctionné en technologie SBTc jusqu’à 770 GHz . En terme de rapidité, cette logique permet de gagner un ordre de grandeur par rapport aux semi-conducteurs lorsqu’ils fonctionnent à température ambiante. Les refroidir à 77 K permettrait d’augmenter la vitesse d’un facteur 3, mais cela n’est pas envisageable à cause de la grande puissance de réfrigération requise, sans pour autant atteindre la vitesse des circuits supraconducteurs. L’absence de pertes dans les supraconducteurs,...
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