Исследование симметричного и асимметричного dc-сквидов. Блинов Н.В - 11 стр.

UptoLike

Рубрика: 

21
Используя определение кругового тока (11), перепишем формулу
(10) следующим образом:
).t(LJ)t()t(
e
Φ
=
Φ
(15)
С учетом (9) выражение для кругового тока принимает вид:
.
2
)()()(
)(
12
0
0
Φ
ΦΦ
=
π
ϕϕ ttt
L
tJ
e
(16)
Введем параметр β:
,
LI
c
β
Φ
0
2
(17)
где
L
ILIL
I
cc
c
2211
+
= (18)
и уравнение (16) запишем в виде
.
)t()t(
I
)t(J
e
c
πβ
ϕ
ϕ
β
12
0
2
Φ
Φ
= (19)
Выражая V
1
(t) и V
2
(t) из (4) и (5) и подставляя в (6) и (7), получим
()
,)t(I)t(sinI)t(I
eR
dt
d
fc 1111
11
2
= ϕ
ϕ
h
(20)
()
.)t(I)t(sinI)t(I
eR
dt
d
fc 2222
22
2
= ϕ
ϕ
h
(21)
Введем обозначения:
,
L
ILIL
I
cc
c
1122
= (22)
,
ILIL
ILIL
cc
cc
1122
1122
+
=α (23)
где α параметр асимметрии. Видно, что α = 0÷1. Используя (18) и
(22), можно выразить I
c1
и I
c2
через параметр асимметрии α:
).(
L
LI
I),(
L
LI
I
c
c
c
c
1
2
1
2
2
2
1
1
+== αα (24)
Выражая I
1
(t) и I
2
(t) через J(t) с помощью (11') и подставляя в (20) и
(21) с учетом (24), получим
22
,
I
)t(I
)t(sin)(
L
L
I
)t(J
I
I
L
LIeR
dt
d
c
f
c
cc
c
=
1
11
1
211
1
2
2
ϕα
ϕ
h
(25)
.
I
)t(I
)t(sin)(
L
L
I
)t(J
I
I
L
LIeR
dt
d
c
f
c
cc
c
++=
1
11
2
122
1
2
2
ϕα
ϕ
h
(26)
Известно, что (см. напр., [3])
.VIRIR
ccc
=
2211
(27)
Введем обозначения:
,
eVIeRIeR
c
ccc
τ==
222
2211
hhh
(28)
.
22
0
c
ccc
cc
L
IeII
V
==
π
τ
h
(29)
Перейдем к безразмерным величинам:
,l
L
L
,l
L
L
i
I
I
i
I
I
,i
I
J
,i
I
I
,t
t
,f
c
f
,f
c
f
L
ccc
2
2
1
1
2
2
1
1
τ
.,l
L
L
,v
V
V
,i
I
I
,i
I
I
e
e
cc
c
c
c
c
c
c
Φ
Φ
Φ
0
2
2
1
1
Далее будем полагать, что геометрия плеч примерно одинакова и
L
1
= L
2
= L/2, т.е. асимметрия сквида обусловлена только различием
критических токов плеч и сопротивлений: I
c1
I
c2
, R
1
R
2
. Тогда
.
II
II
,
II
I
,
II
I,ii,ll
cc
cccc
c
cc
ccc
12
1212
21
2121
2
2
2
2
1
+
=
=
+
==+==
α
Уравнения асимметричного dc-сквида будут иметь вид:
,)t(i)t(sin)()t(i
i
idt
d
fL
c
=
11
1
1
1
2
1
ϕα
ϕ
(30)
Используя определение кругового тока (11), перепишем формулу                               dϕ1 2eR1I c  L2 I J ( t ) L                               I1 f ( t ) 
(10) следующим образом:                                                                        =           −       −      ( 1 − α )c1 sin ϕ1( t ) −            ,      (25)
                                                                                            dt   h  L Ic       Ic     2 L1                              I c 
                     Φ( t ) = Φ e ( t ) − LJ ( t ).      (15)
С учетом (9) выражение для кругового тока принимает вид:                                   dϕ 2 2eR2 I c  L1 I J ( t )    L                             I1 f ( t ) 
                                                                                               =             +        −      ( 1 + α )c1 sin ϕ1( t ) −            .   (26)
                                                                                            dt    h  L Ic        Ic      2 L2                              I c 
                              Φ  Φ (t ) ϕ (t ) − ϕ1 (t ) 
                      J (t ) = 0  e − 2                 .                  (16)    Известно, что (см. напр., [3])
                               L  Φ0         2π                                                                 R1I1c = R2 I 2 c ≡ Vc .                                (27)
Введем параметр β:
                                                                                       Введем обозначения:
                                        2I c L
                                               ≡ β,                            (17)                          h           h            h
                                         Φ0                                                                        =              =       ≡ τc ,                         (28)
                                                                                                           2eR1I c1 2eR2 I c 2 2eVc
где
                                                                                                                 τ cVc    h     Φ
                                      L I + L2 I c 2                                                                   =      = 0 ≡ Lc .                                 (29)
                              I c = 1 c1                                        (18)                               Ic    2eI c 2πI c
                                               L
и уравнение (16) запишем в виде                                                        Перейдем к безразмерным величинам:
                       J ( t ) 2 Φ e ϕ 2 ( t ) − ϕ1( t )                                         t        I      J         I1 f                    I2 f
                               =              −                     .           (19)               → t,     ≡ i,    ≡ iL ,      ≡ i1 f ,                  ≡ i2 f ,
                         Ic        β Φ0                 πβ                                      τc       Ic      Ic         Ic                      Ic
Выражая V1(t) и V2(t) из (4) и (5) и подставляя в (6) и (7), получим                               L1           L2
                                                                                                        ≡ l1 ,       ≡ l2 ,
                 dϕ1 2eR1
                  dt
                      =
                            h
                                    (                            )
                                   I1( t ) − I c1 sinϕ1( t ) − I1 f ( t ) ,     (20)
                                                                                                    L
                                                                                                    I c1
                                                                                                                 L
                                                                                                                   I             V           L          Φe
                                                                                                         ≡ ic1 , c 2 ≡ ic 2 ,       ≡ v,          ≡ l,     → Φe .
               dϕ 2 2eR2                                                                            Ic              Ic           Vc          Lc         Φ0
                     =          (                                )
                                 I 2 ( t ) − I c 2 sinϕ 2 ( t ) − I 2 f ( t ) . (21)
                                                                                       Далее будем полагать, что геометрия плеч примерно одинакова и
                dt        h
Введем обозначения:                                                                    L1 = L2 = L/2, т.е. асимметрия сквида обусловлена только различием
                                      L I −LI                                          критических токов плеч и сопротивлений: Ic1 ≠ Ic2, R1 ≠ R2. Тогда
                           ∆I c = 2 c 2 1 c1 ,                                  (22)
                                               L                                                                      1                           I +I
                                                                                                          l1 = l2 = , ic1 + ic 2 = 2, I c = c1 c 2 ,
                                      L I −LI                                                                         2                               2
                              α = 2 c 2 1 c1 ,                                  (23)
                                      L2 I c 2 + L1I c1                                                           I c 2 − I c1       I c 2 − I c1
                                                                                                          ∆I c =               , α=               .
где α – параметр асимметрии. Видно, что α = 0÷1. Используя (18) и                                                       2            I c 2 + I c1
(22), можно выразить Ic1 и Ic2 через параметр асимметрии α:                            Уравнения асимметричного dc-сквида будут иметь вид:
                           LI                   LI                                               dϕ1 1  i                                              
                     I c1 = c ( α − 1 ), I c 2 = c ( α + 1 ).     (24)                               =  − iL ( t ) − ( 1 − α ) sin ϕ1( t ) − i1 f ( t ) ,              (30)
                           2 L1                 2 L2                                              dt  ic1  2                                           
Выражая I1(t) и I2(t) через J(t) с помощью (11') и подставляя в (20) и
(21) с учетом (24), получим
                                             21                                                                                  22