HDAWG
750 MHz Arbiträrsignalgenerator
Hauptmerkmale
- 2.4 GSa/s, 16 bit, 750 MHz Signalbandbreite
- 5 Vpp maximale Amplitude
- Skalierbar auf bis zu 144 Ausgangskanäle
- Höchste verfügbare Kanaldichte
- Weniger als 50 ns Verzögerung von Trigger zu Ausgang
- Digitale Modulation bei mehreren Frequenzen
- LabOne® AWG-Sequenzer und Compiler
Variants
Preis
CHF 19,400
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Der HDAWG Mehrkanal-Arbiträrsignalgenerator von Zurich Instruments verfügt über die höchste Kanaldichte seiner Klasse und ist für die fortschrittliche Signalerzeugung mit einer Bandbreite von bis zu 750 MHz ausgelegt. Der HDAWG ist entweder mit 4 oder 8 DC-gekoppelten, einpolig geerdeten analogen Ausgangskanälen mit 16-bit vertikaler Auflösung erhältlich. Die Ausgangsumschaltung wird unterstützt zwischen einem Direktmodus mit maximaler Bandbreite und überlegener Rauschleistung und einem verstärkten Modus, der die Signalamplitude auf maximal 5 Vpp erhöht. Die Zeitsynchronisation von bis zu 18 HDAWGs wird durch den PQSC unterstützt.
LabOne bietet ein hochmodernes Programmierkonzept, das die Leistung und Flexibilität eines Arbiträrsignalgenerators mit der Zugänglichkeit eines Funktionsgenerators kombiniert. Die LabOne-Benutzeroberfläche und eine Auswahl an APIs für Python, C, MATLAB®, LabVIEW™ und .NET ermöglichen die Automatisierung von Messungen und die schnelle Integration in eine bestehende Steuerungsumgebung.
- Quantencomputing
- Radar / Lidar
- NMR- und EPR-Spektroskopie
- Prüfung von Halbleitern
- MIMO-Techniken in MRI und Telekommunikation
High-level AWG-Programmierung
The HDAWG offers two sequence programming interfaces tailored for two main use cases: LabOne Q for multi-instrument setups in quantum computing, and the LabOne AWG Sequencer for single-instrument setups in quantum technology and engineering.
The LabOne AWG Sequencer combines waveform generation, sequencing, and real-time control instructions in one programming language. This approach simplifies signal generation even when complex timing and control flows are needed. The LabOne AWG Sequencer is embedded in the LabOne graphical user interface and is also accessible through APIs in Python, MATLAB®, LabVIEW, and .NET.
LabOne Q provides a full measurement framework for quantum computing that includes pulse sequencing in Python. It automates the synchronization, the programming of multiple instruments of different kinds, and the instrument setting optimization. LabOne Q thereby provides a scalable approach to experiment control.
Oszillatoren, Modulation und Phasenkontrolle
Der HDAWG ist mit digitalen Oszillatoren ausgestattet, um den Sinusträger eines Signals unabhängig vom programmierten AWG-Hüllkurvensignal zu erzeugen. Dies bedeutet, dass lange Signale mit sehr schnellem Wellenform-Upload und präziser Phasenkohärenz über viele Pulse erzeugt werden können. Trägerfrequenzen und Phasen, die sonst in eine statische Wellenform geschrieben würden, können frei eingestellt und gewobbelt werden.
Die Option HDAWG-MF Multi-Frequency erhöht die Anzahl der Oszillatoren und ermöglicht eine volldigitale I/Q-Modulation für Frequenz- und Phasenmodulation, Frequenzmultiplexing oder Phasenzyklen.
Multi-device Synchronisation (MDS)
Each pair of channels of the HDAWG has its own AWG core for creating phase- and timing-programmable waveforms, so that a single HDAWG-8 instrument can generate up to 4 IQ signal pairs or 8 real-valued signals.
Multiple HDAWGs can be combined and synchronized in a single setup. The HDAWG can also be matched with any combination of the Zurich Instruments SHFSG, SHFQC, and SHFQA, all of which are controllable through LabOne Q. Such a system could be used for experiments with spin qubits, fluxonium qubits, or flux-tunable transmons coupled to superconducting readout resonators. This can be done by either PQSC or QHub, for systems up to 448 fully synchronized AWG channels.
Triggerung mit niedriger Latenz und Sequenzverzweigung
Thanks to the low-latency design, the HDAWG is able to generate its first sample on the signal output less than 50 ns after detecting an external trigger on one of the trigger inputs on the front panel. This is essential for feedback experiments in quantum computing where device properties are short-lived, and each nanosecond that is saved improves the experimental outcome tremendously.
In order to generate signals with a high complexity and real-time control, the HDAWG is able to store up to 1024 pre-stored waveforms in a programmable memory. The HDAWG can then decide which waveforms to play based on the information received over ZSync from a PQSC, on the results of the HDAWG-CNT Pulse Counter option, or on the bit-pattern applied to its 32-bit digital input. The information received in this way could represent a digital modulation pattern, a device-specific test waveform, or a multi-qubit state readout result.
Arbitrary waveform generator
| Channels | 4 (HDAWG4 model) 8 (HDAWG8 model) |
| Vertical resolution | 16 bits (waveforms without marker bits) 14 bits (waveforms with marker bits) |
| Waveform memory per channel | 64 MSa; 500 MSa (with HDAWG-ME option) |
| Sequence length | 16,384 |
| Waveform granularity | 16 samples |
| Minimum waveform length | 32 samples |
| Sequencer clock frequency | Sampling rate divided by 8 |
| Sequencer instructions (playback) | Play waveform (single or multi-channel), play waveform from the library (readout results received over ZSync from a PQSC/QHub or from the results of the HDAWG-CNT Pulse Counter option) |
| Sequencer instructions (other) | Wait constant, wait for trigger, set/get trigger state, set/get DIO state, integer variable operations (add, subtract, logical operations), change oscillator frequency/phase and/or amplitude (real-time), change other instrument setting (non real-time) |
| Sequencer control structures | Repeat (1 to 223-1 or infinite), conditional branch (multi-branch) |
Wave Signal Output
| Connector type | SMA (front panel, single-ended) |
| Output impedance | 50 Ω |
| Output coupling | DC |
| Output modes | Amplified, direct |
| Output range | ±0.1 V to ±2.5 V (amplified, into 50 Ω) ±0.4 V (direct) |
| Output level accuracy | ±(1% of setting + 5 mVpp) (amplified, into 50 Ω) |
| Output level resolution | < 0.1 mV |
| Offset voltage | max. ±1.25 V (amplified, into 50 Ω) 0 V (direct) |
| Offset voltage accuracy | ±(1% of setting + 5 mV) |
| Phase noise | < -135 dBc/Hz (amplified, 1 Vpp, 100 MHz, offset 10 kHz) < -148 dBc/Hz (amplified, 1 Vpp, 100 MHz, offset 1 MHz) < -135 dBc/Hz (direct, 0.5 Vpp, 100 MHz, offset 10 kHz) < -148 dBc/Hz (direct, 0.5 Vpp, 100 MHz, offset 1 MHz) |
| Wave output period jitter | 3 ps RMS (square wave, 150 MHz) |
| Voltage noise above 200 kHz | 35 nV/√Hz (amplified, ±2.5 V range, into high impedance) 12 nV/√Hz (direct, into high impedance) |
| RMS voltage noise (integrated from 100 Hz to 600 MHz) | 320 µVrms (amplified, ±2.5 V range, into 50 Ω) 100 µVrms (direct, into 50 Ω) |
Time- and frequency-domain characteristics
| Wave output bandwidth (-3dB, after correcting for sin(x)/x roll-off) | 0 - 300 MHz (amplified, ±2.5 V range) 0 - 750 MHz (direct) |
| Sampling rate | 100 MSa/s to 2.4 GSa/s |
| Sampling rate divider | 20 to 213 |
| Internal sampling clock resolution | 7 digits |
| Rise time (20% to 80%) | 450 ps (0.2 V step, amplified, ±0.4 V range) 800 ps (1 V step, amplified, ±2.5 V range) 1100 ps (5 V step, amplified, ±2.5 V range) 300 ps (0.8 V step, direct) 550 ps (1 V step, amplified, ±1.5V range) |
| Overshoot | < 1% |
| Trigger delay to output | < 50 ns (within one channel pair 1&2, 2&4, 5&6, 7&8 using playWaveDigTrigger sequencer instruction) < 180 ns (using waitDigTrigger sequencer instruction) |
| Skew between channels | < 200 ps |
| Skew control range | 62 / sampling rate (~25 ns at 2.4 GSa/s) |
| Skew control resolution | 1 sample clock period (~416 ps at 2.4 GSa/s. See also this blog post) |
Marker and other outputs
| Marker outputs | 1 per channel, SMA (front panel), 2 marker bits per waveform |
| Marker output impedance | 50 Ω |
| Marker output rise/fall time | 300 ps (20/80%) |
| Marker output period jitter | 60 ps p-p (square wave, 100 MHz) |
| Marker output skew control | -23...30 ns (range, at max. sampling rate) ~10 ps (resolution, at max. sampling rate, depends on absolute setting) |
| Reference clock output | SMA on back panel |
| Reference clock output impedance | 50 Ω, AC coupled |
| Reference clock output amplitude | 2 Vpp (100 MHz into 50 Ω) |
| Reference clock output frequency | 100 MHz (internal reference mode) 10 / 100 MHz (external reference mode) |
| Reference clock output jitter | 260 fs RMS, derived from integrated phase noise measurement (12 kHz to 200 MHz offset frequency) |
| Sampling clock output | SMA on back panel |
| Sampling clock output amplitude | 0.8 Vpp (2.4 GHz into 50 Ω) 2.0 Vpp (1.0 GHz into 50 Ω) |
Inputs
| Trigger inputs | 1 per channel, SMA (front panel) |
| Trigger input impedance | 50 Ω / 1 kΩ |
| Trigger input voltage range | ±5 V (50 Ω) ±10 V (1 kΩ) |
| Trigger input threshold range | ±5 V (50 Ω) ±10 V (1 kΩ) |
| Trigger input threshold resolution | < 0.4 mV |
| Trigger input threshold hysteresis | > 60 mV |
| Trigger input min. pulse width | 5 ns |
| Trigger input max. operating frequency | 300 MHz |
| Reference clock input | SMA (back panel) |
| Reference clock input impedance | 50 Ω, AC coupled |
| Reference clock input frequency | 10 / 100 MHz |
| Reference clock input amplitude | -4 dBm to +13 dBm |
Oscillators and clocks
| Internal clock type | TXCO |
| Internal clock aging | ±0.8 ppm/year |
| Internal clock short-term stability | 0.0001 ppm (1 s) |
| Internal clock initial accuracy | ±1 ppm |
| Internal clock temperature stability | ±0..3 ppm (–20°C to +70°C) |
| Internal clock phase noise | -105 dBc/Hz (offset 100 Hz) -125 dBc/Hz (offset 1 kHz) |
Maximum ratings
| Damage threshold Wave | -1.2 V / +1.2 V (direct) -6 V / +6 V (amplified) |
| Damage threshold Mark | -0.7 / +4 V |
| Damage threshold Trig | -11 V / +11 V (1 kΩ input impedance) -6 V / +6 V (50 Ω input impedance) |
| Damage threshold Reference Clk In | -4 V / +4 V (DC) +13.5 dBm (AC, with DC offset 0 V) |
| Damage threshold Reference Clk Out | -4 V / +4 V (DC) |
| Damage threshold Sample Clk In | -4 V / +4 V (DC) +13.5 dBm (AC, with DC offset 0 V) |
| Damage threshold Sample Clk Out | -4 V / +4 V (DC) |
| Damage threshold MDS In/Out | -0.7 / +4 V |
| Damage threshold DIO In/Out | -0.7 / +4 V (default configuration 3.3 V CMOS/TTL) |
Connectivity and others
| Digital IO (DIO) | VHDCI 68 pin female connector, 32-bit, configurable as input or output, 3.3 V TTL |
| Host connection | LAN/Ethernet, 1 Gbit/s USB 3.0 |
| PC operating systems | See LabOne Compatibility |
General
| Dimensions | 43.0 × 23.2 × 10.2 cm 16.9 × 9.2 × 4.0 inch, suited for 19 inch rack |
| Weight | 4.6 kg; 10.2 lbs |
| Power supply AC line | 100−240 V (±10%), 50/60 Hz |
| Operating temperature | +5 °C to +40 °C |
| Operating environment | IEC61010, indoor location, installation category II, pollution degree 2 |
| Operating altitude | Up to 2000 m |
HDAWG Fragen & Antworten
Ja, eine 4-Kanal-Konfiguration und eine 8-Kanal-Konfiguration (HDAWG4 und HDAWG8) sind verfügbar. Der HDAWG4 kann nicht auf den HDAWG8 aufgerüstet werden, und die Aufrüstungsoptionen für die beiden Modelle sind nicht kompatibel, d.h. es ist nicht möglich, die HDAWG4-PC Real-time Precompensation option auf dem HDAWG8 zu installieren und umgekehrt.
Ja, dieses Instrument wird mittels Computer bedient, der über USB 3.0 oder 1GbE angeschlossen ist. Der Computer lädt Wellenform- und Sequenzdaten in die AWG. Sobald der AWG gestartet ist, erzeugt er sein Signal autonom und ist nicht mehr strikt vom Computer abhängig.
Die LabOne-Software ist in unserem Download-Center frei verfügbar, wobei regelmäßig Updates erscheinen. LabOne bietet auch eine Ein-Klick-Funktion zur Aktualisierung der Geräte-Firmware.
Rufen Sie uns unter +41 44 515 0410 an oder senden Sie uns eine kurze Nachricht mit Ihren Kontaktdaten und dem gewünschten Zeitfenster. Gerne vereinbaren wir einen Termin für eine Online-Demo, um Ihre Anforderungen zu besprechen und zu prüfen, ob es eine Übereinstimmung mit den Fähigkeiten des HDAWGs gibt.
Der HDAWG hat 2 Marker pro Kanal (insgesamt 8/16). Einer der beiden Markerausgänge pro Kanal befindet sich auf der Vorderseite (SMA) und einer auf der Rückseite (32-Bit-DIO). Die Verwendung der Marker führt nicht zu einer Verringerung der 16-Bit-Auflösung der Ausgabe.
Yes, the DIO port can be configured as either input or output in groups of eight bits. They can be controlled via the "setDIO" instruction. As a consequence, the timing resolution of toggling these bits is 150 MHz (6.66 ns), with a minimum of 13.3 ns of time in-between changes. At the moment, the DIO port can be controlled only when the HDAWG is programmed directly in SeqC. The DIO port is functional only when the HDAWG is configured to run at the maximum sample rate of 2.4 GSa/s.
Der HDAWG bietet Triggermöglichkeiten, die über den einfachen Triggermodus anderer AWGs hinausgehen, und bietet darüber hinaus Impulszählfunktionen in Verbindung mit der Option HDAWG-CNT Pulse Counter. Der HDAWG bietet einen Modus, in dem Kanalpaare (1&2, 3&4, 5&6, 7&8) programmiert und als völlig unabhängige AWG-Einheiten betrieben werden können. Insbesondere können sie getrennt getriggert werden. Darüber hinaus kann ein einzelnes Sequenzprogramm auf mehrere Triggereingänge hören, z.B. als Zeilen- und Einzelbildtriggereingang, und den Zustand eines Triggers als Eingang für Sequenzverzweigungen verwenden.
Ja, die Multi-Device-Synchronisation (MDS) gleicht automatisch das Signaltiming von bis zu 8 HDAWGs an. Darüber hinaus können Sie mit einer einzigen Schnittstelle und einem einzigen Ablaufprogramm alle Kanäle des HDAWG-Stapels steuern. Die Synchronisation beruht auf dem bidirektionalen Austausch von Triggersignalen über die MDS-Anschlüsse auf der Rückseite des Geräts.
Alle Benutzer erhalten Support von Zurich Instruments, unabhängig davon, wo der Kauf getätigt wurde. Lokale Vertriebspartner bieten, sofern verfügbar, ebenfalls First-Level-Support in der Landessprache an. Für erweiterten Support, Instrumentenkalibrierung oder Service besuchen Sie bitte die Support-Seite.
Der LabOne AWG Sequencer verwendet eine von C abgeleitete Hochsprache - manchmal auch als seqC bezeichnet - die natürlich zu lesen und zu schreiben ist. Auf diese Weise erhalten Sie ein viel besseres Verständnis des Geschehens im Vergleich zum traditionellen Ansatz, bei dem die Sequenz als Tabelle mit Maschinenbefehlen gestapelt wird. Die Sequenzersprache LabOne verfügt über ein integriertes Werkzeug zur Erzeugung von Wellenformen. Sie können die Wellenformen einfach im Sequenzeditor dort definieren, wo Sie sie benötigen, anstatt diese Aufgabe in ein separates Wellenform-Erzeugungswerkzeug oder sogar in Software von Drittanbietern aufzuteilen. Funktionen wie Code-Vervollständigung und Debugging-Meldungen gewährleisten ein schnelles und effizientes Lernen für neue Benutzer.
Zeitaufwändige Wellenform-Uploads sind wesentlich schneller, und die gesamte Sequenzdefinition und -variation ist viel einfacher, wenn Signale mit sinusförmigem Träger verwendet werden. Dies liegt daran, dass die Amplitudenmodulation den Träger unabhängig von der programmierten Wellenform macht. Die Trägerparameter (Frequenz, Phase, Amplitude, Offset) sind dann mit wenigen Mausklicks einstellbar.
Sie erhöhen die Flexibilität bei der Sequenzerstellung. Benutzerregister ermöglichen variable Verzögerungen, dienen als Index zur Auswahl einer bestimmten Wellenform oder zur Änderung von Ausgangswerten an der DIO-Schnittstelle. Sie können sie manuell von der Benutzeroberfläche aus ändern oder einen automatischen Sweep durchführen.
Ja. Um eine Sequenzverzweigung einzufügen, verwenden Sie eine "if"-Anweisung im LabOne-Sequenzprogramm.
Gängige Wellenformen (Blackman, Gauß, Chirp, Sinus, Rechteck, Sinc, DRAG und andere) sind als Sequenzerbefehle verfügbar. Sie können auch Wellenformen addieren, multiplizieren, ausschneiden, verketten und skalieren und Schleifeniterationen verwenden, um systematische Reihen von Wellenformen zu erzeugen. Sie können auch Ihre eigenen Wellenformdaten importieren, z.B. durch Ziehen und Ablegen einer CSV-Datei in der Benutzeroberfläche.
Jedes Instrument ist mit einem länderspezifischen Stromkabel, einem USB 3.0-Kabel, einem 1GbE-Kabel und einem gedruckten Exemplar der Kurzanleitung ausgestattet.
Der HDAWG unterstützt AM bereits in der Grundausstattung. Die HDAWG-MF Multi-Frequency Option ermöglicht eine Quadraturmodulation auf der Basis von zwei intern addierten Quadraturkanälen. Mit dieser Technik ist es möglich, beliebige Modulationsschemata zu implementieren, die FM, PM und DSB umfassen.
Wenn Sie mit MATLAB®-, LabVIEW-, Python-, .NET- oder C-Software arbeiten, ist die Integration mit den LabOne-APIs problemlos möglich. Darüber hinaus hilft Ihnen LabOne dank seiner Befehlsprotokollfunktion dabei, den richtigen API-Befehl für eine bestimmte Geräteeinstellung zu finden.
Die HDAWG bietet Standard-Trigger-Eingangs- und Ausgangsfunktionen zur Synchronisierung der Signalerzeugung von zwei oder mehr Instrumenten.
Nein, der HDAWG hat keine analogen Signaleingänge und ist ein reines Signalerzeugungsgerät - mit Ausnahme der Impulszählfunktionalität, die mit der HDAWG-CNT Option geliefert wird.
Wellenformdaten im CSV-Dateiformat (comma-separated value) können durch drag-and-drop in LabOne auf den HDAWG hochgeladen werden.
