HDAWG
Générateur de formes d'onde arbitraires 750 MHz
Caractéristiques principales
- 2.4 GSa/s, 16 bits, bande-passante de 750 MHz
- 5 Vpp amplitude maximale
- Possibilité d'extension jusqu'à 144 canaux de sortie
- Grande densité de canaux disponible
- Moins de 50 ns de délai entre déclenchement et sortie
- Modulation numérique à plusieurs fréquences
- Séquenceur et Compilateur AWG de LabOne®
- Contrôlé via LabOne®, LabOne Q ou des API
Variants
Prix
CHF 19,400
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Le générateur de formes d'onde arbitraires multicanaux HDAWG de Zurich Instruments possède une des plus haute densité de canaux disponible dans sa catégorie, et est conçu pour la génération de signaux avancés jusqu'à 750 MHz de bande passante. Le HDAWG est livré avec 4 ou 8 canaux de sortie analogiques, en couplage DC, avec une résolution verticale de 16 bits. Chaque sortie peut commuter entre un mode direct avec une bande passante maximale et des performances de bruit optimal et un mode amplifié qui peut augmenter l'amplitude du signal jusqu'à 5 Vpp. La synchronisation temporelle de 18 HDAWG (au maximum) est prise en charge par le PQSC.
LabOne offre un concept de programmation de pointe qui combine la performance et la flexibilité d'un générateur de formes d'onde arbitraires avec l'accessibilité d'un générateur de fonctions. L'interface utilisateur de LabOne, le cadre logiciel LabOne Q et un choix d'API pour Python, C, MATLAB®, LabVIEW™ et .NET permettent l'automatisation des mesures et une intégration rapide dans un environnement de contrôle existant.
Applications de l’informatique quantique :
- Manipulation cohérente des qubits avec des opérations de porte à un ou plusieurs qubits
- Génération d’impulsions de flux et de tension de grille avec précompensation Rétroaction en temps réel, à faible latence et globale pour la correction des erreurs
Prise en charge des types de qubits :
- Qubits supraconducteurs (transmons, fluxonium, etc.)
- Qubits de spin
- Centres de couleurs (NV, SiV, etc.)
Autres applications clés :
- Spectroscopie RMN et EPR
- Radar et Lidar
- Test des semi-conducteurs
Langage de programmation de l'AWG élevé
Le HDAWG propose deux interfaces de programmation de séquences conçues pour deux applications principales : LabOne Q pour les configurations multi-instruments en informatique quantique, et le LabOne AWG Sequencer pour les configurations mono-instrument en technologie et ingénierie quantiques.
Le LabOne AWG Sequencer intègre la génération de formes d’onde, le séquençage et les instructions de contrôle en temps réel dans un seul langage de programmation. Cette conception simplifie la génération de signaux, même lorsque des flux de contrôle et des temporisations complexes sont nécessaires. Le LabOne AWG Sequencer est intégré dans l'interface utilisateur graphique LabOne et est également accessible via des API en Python, MATLAB®, LabVIEW™, et .NET.
LabOne Q offre un cadre de mesure complet pour l’informatique quantique, incluant le séquençage d’impulsions en Python. Il automatise la synchronisation, la programmation de différents types d'instruments, ainsi que l'optimisation des réglages des instruments. LabOne Q offre ainsi une approche évolutive pour le contrôle des expériences.
Oscillateurs, modulation et contrôle de phase
Le HDAWG est équipé d'oscillateurs numériques pour générer la porteuse sinusoïdale d'un signal indépendamment de l'enveloppe AWG programmée. Cela signifie que des signaux longs peuvent être générés avec un chargement très rapide de la forme d'onde et une cohérence de phase précise sur de nombreuses impulsions. Les fréquences et les phases de la porteuse qui seraient autrement inscrites dans une forme d'onde statique peuvent être librement ajustées et balayées.
L'option multifréquence HDAWG-MF augmente le nombre d'oscillateurs et permet une modulation I/Q entièrement numérique pour la modulation de fréquence et de phase, le multiplexage de fréquence ou le déphasage sur plusieurs cycles.
Approche de système évolutif
Chaque paire de canaux du HDAWG possède son propre noyau AWG pour créer des formes d'ondes programmables en phase et en temps, de sorte qu'un seul instrument HDAWG-8 peut générer jusqu'à 4 paires de signaux IQ ou 8 signaux à valeur réelle.
Le PQSC permet de combiner jusqu'à 18 HDAWG dans une seule configuration, ce qui correspond à un système comportant jusqu'à 144 canaux AWG entièrement synchronisés. Lors de l'utilisation d'un PQSC, le HDAWG peut également être associé à n'importe quelle combinaison de Zurich Instruments SHFSG, SHFQC et SHFQA, tous contrôlables via LabOne Q. Un tel système pourrait être utilisé pour des expériences avec des qubits de spin, des qubits de fluxonium ou des transmons accordables en fonction du flux couplés à des résonateurs de lecture supraconducteurs.
Déclenchement à faible latence et séquence de bifurcation
Grâce à sa conception à faible latence, le HDAWG est capable de générer son premier échantillon en sortie de signal moins de 50 ns après la détection d'un déclencheur externe sur l'une des entrées de déclenchement du panneau avant. Cela est essentiel pour les expériences de rétroaction en informatique quantique où les propriétés des dispositifs sont de courte durée, et chaque nanoseconde gagnée améliore considérablement le résultat expérimental.
Pour générer des signaux à haute complexité et avec un contrôle en temps réel, le HDAWG peut stocker jusqu'à 1024 formes d'onde préenregistrées dans une mémoire programmable. Le HDAWG peut ensuite décider quelles formes d'onde jouer en fonction des informations reçues via ZSync d'un PQSC, des résultats de l'option Compteur d'Impulsions HDAWG-CNT, ou du motif de bits appliqué à son entrée numérique de 32 bits. Les informations reçues de cette manière peuvent représenter un schéma de modulation numérique, une forme d'onde de test spécifique à un dispositif ou le résultat de la lecture d'un état multi-qubit.
Générateur de formes d'onde arbitraires
| Canaux | 4 (modèle HDAWG4) 8 (modèle HDAWG8) |
| Résolution verticale | 16 bits |
| Mémoire de forme d'onde par canal | 64 MSa ; 500 MSa (avec option HDAWG-ME) |
| Longueur de la séquence | 16,384 |
| Granularité de la forme d'onde | 16 échantillons |
| Longueur d'onde minimale | 32 échantillons |
| Fréquence de l'horloge du séquenceur | Taux d'échantillonnage divisé par 8 |
| Instructions du séquenceur (lecture) | Jouer la forme d'onde (simple ou multicanal), jouer le segment de forme d'onde (index de l'échantillon de départ et longueur du segment), lire la forme d'onde de la bibliothèque (état d'entrée DIO), interrompre la lecture de la forme d'onde |
| Instructions de séquencement (autres) | Attente constante, attente de déclenchement, état de déclenchement set/get, état DIO set/get, opérations sur des variables entières (addition, soustraction, opérations logiques), changement de la fréquence/phase de l'oscillateur (en temps réel), changement d'autres réglage des instruments (non en temps réel) |
| Structures de contrôle du séquenceur | Répétition (1 à 223-1 ou infini), branche conditionnelle (multibranche) |
Sortie du signal d'onde
| Type de connecteur | SMA (face avant, face simple) |
| Impédance de sortie | 50 Ω |
| Couplage de sortie | DC |
| Modes de sortie | Amplifié, direct |
| Gamme de production | ±0,1 V à ±2.5 V (amplifié, en 50 Ω) ±0,4 V (direct) |
| Précision du niveau de sortie | ±(1% du réglage + 5 mVpp) (amplifié, en 50 Ω) |
| Résolution du niveau de sortie | < 0,1 mV |
| Tension de décalage | 0.5 × tension de crête, max. ±1.25 V (amplifié, en 50 Ω) 0 V (direct) |
| Précision de la tension de décalage | ±(1% du réglage + 5 mV) |
| Bruit de phase | < -135 dBc/Hz (amplifié, 1 Vpp, 100 MHz, décalage 10 kHz) < -148 dBc/Hz (amplifié, 1 Vpp, 100 MHz, décalé 1 MHz) < -135 dBc/Hz (direct, 0,5 Vpp, 100 MHz, décalé 10 kHz) < -148 dBc/Hz (direct, 0,5 Vpp, 100 MHz, décalé 1 MHz) |
| Gigue de la période de sortie des ondes | 3 ps RMS (onde carrée, 150 MHz) |
| Bruit de tension au-dessus de 200 kHz | 35 nV/√Hz (amplifié, plage de ±2.5 V, en haute impédance) 12 nV/√Hz (direct, en haute impédance) |
| Bruit de tension RMS (intégré de 100 Hz à 600 MHz) | 320 µVrms (amplifié, plage de ±2.5 V, en 50 Ω) 100 µVrms (direct, en 50 Ω) |
Caractéristiques dans les domaines temps-fréquence
| Largeur de bande de sortie des ondes (-3dB, après correction pour la décroissance en sin(x)/x) | 0 - 300 MHz (amplifié, plage de ±2.5 V) 0 - 750 MHz (direct) |
| Taux d'échantillonnage | 100 MSa/s à 2.4 GSa/s |
| Diviseur du taux d'échantillonnage | 20 à 213 |
| Résolution de l'horloge d'échantillonnage interne | 7 chiffres |
| Temps de montée (20 % à 80 %) | 450 ps (pas de 0,2 V, amplifié, plage de ±0.4 V) 800 ps (pas de 1 V, amplifié, plage de ±2.5 V) 1100 ps (pas de 5 V, amplifié, plage de ±2.5 V) 300 ps (pas de 0.8 V, direct) 550 ps (pas de 1 V, amplifié, plage de ±1.5 V) |
| Dépassement | < 1% |
| Délai de déclenchement de la sortie | < 50 ns (dans une paire de canaux 1&2, 2&4, 5&6, 7&8 en utilisant l'instruction du Séquenceur playWaveDigTrigger) < 180 ns (en utilisant l'instruction du Séquenceur waitDigTrigger) |
| Skew entre canaux | < 200 ps |
| Plage de contrôle du skew | 10 ns |
| Résolution sur le contrôle des distorsions | <0.42 ns (see also this blog post) |
Marqueurs et autres produits
| Sorties de marqueurs | 1 par canal, SMA (face avant), 2 bits marqueurs par forme d'onde |
| Impédance de sortie des marqueurs | 50 Ω |
| Temps de montée et de descente des marqueurs | 300 ps (20/80 %) |
| Gigue de la période de sortie des marqueurs | 60 ps p-p (onde carrée, 100 MHz) |
| Contrôle de l'inclinaison de la sortie du marqueur | -23...30 ns (plage, au taux d'échantillonnage maximal) ~10 ps (résolution, à la fréquence d'échantillonnage maximale, dépend du réglage absolu) |
| Sortie de l'horloge d'échantillonnage | SMA sur la face arrière |
| Amplitude de sortie de l'horloge d'échantillonnage | 0.8 Vpp (2.4 GHz en 50 Ω) 2.0 Vpp (1.0 GHz en 50 Ω) |
| Sortie de l'horloge de référence | SMA sur la face arrière |
| Impédance de sortie de l'horloge de référence | 50 Ω, AC couplé |
| Amplitude de sortie de l'horloge de référence | 2 Vpp (100 MHz en 50 Ω) |
| Fréquence de sortie de l'horloge de référence | 100 MHz (mode de référence interne) 10 / 100 MHz (mode de référence externe) |
| Gigue de sortie de l'horloge de référence | 260 fs RMS, dérivée de la mesure intégrée du bruit de phase (fréquence de décalage de 12 kHz à 200 MHz) |
Entrées
| Entrées de déclenchement | 1 par canal, SMA (face avant) |
| Impédance d'entrée du déclencheur | 50 Ω / 1 kΩ |
| Plage de tension d'entrée du déclencheur | ±5 V (50 Ω) ±10 V (1 kΩ) |
| Plage de seuils d'entrée de déclenchement | ±5 V (50 Ω) ±10 V (1 kΩ) |
| Résolution du seuil de déclenchement de l'entrée | < 0,4 mV |
| Hystérésis du seuil d'entrée du déclencheur | > 60 mV |
| Largeur d'impulsion min. pour l'entrée de déclenchement | 5 ns |
| Fréquence de fonctionnement max. pour l'entrée de déclenchement | 300 MHz |
| Entrée de l'horloge d'échantillonnage | SMA (face arrière) |
| Entrée de l'horloge de référence | SMA (face arrière) |
| Impédance d'entrée de l'horloge de référence | 50 Ω, AC couplé |
| Fréquence d'entrée de l'horloge de référence | 10 / 100 MHz |
| Amplitude d'entrée de l'horloge de référence | de -4 dBm à +13 dBm |
Oscillateurs et horloges
| Type d'horloge interne | TXCO |
| Vieillissement de l'horloge interne | ±0.8 ppm/an |
| Stabilité à court terme de l'horloge interne | 0,0001 ppm (1 s) |
| Précision initiale de l'horloge interne | ±1 ppm |
| Stabilité de la température de l'horloge interne | ±0...3 ppm (-20°C à +70°C) |
| Bruit de phase de l'horloge interne | -105 dBc/Hz (décalage de 100 Hz) -125 dBc/Hz (décalage de 1 kHz) |
Limites maximales
| Seuil des dommages Wave | -1,2 V / +1.2 V (direct) -6 V / +6 V (amplifié) |
| Seuil des dommages Mark | -0.7 / +4 V |
| Seuil des dommages Trig | -11 V / +11 V (1 kΩ impédance d'entrée) -6 V / +6 V (50 Ω impédance d'entrée) |
| Seuil des dommages Référence Clk In | -4 V / +4 V (DC) +13.5 dBm (AC, avec décalage DC 0 V) |
| Seuil des dommages Référence Clk Out | -4 V / +4 V (DC) |
| Seuil des dommages Échantillon Clk In | -4 V / +4 V (DC) +13.5 dBm (AC, avec décalage DC 0 V) |
| Seuil des dommages Échantillon Clk Out | -4 V / +4 V (DC) |
| Seuil de dommages MDS In/Out | -0.7 / +4 V |
| Seuil de dommages DIO In/Out | -0.7 / +4 V (configuration par défaut 3.3 V CMOS/TTL) |
Connectivité et autres
| Entrée/Sortie numérique (DIO) | Connecteur VHDCI 68 broches femelle, 32 bits, configurable en entrée ou en sortie, 3,3 V TTL |
| Connexion à l'hôte | LAN/Ethernet, 1 Gbit/s USB 3.0, 5 Gbit/s |
| Mémoire requise pour le PC | 4 GB+ |
| Configuration requise pour l'unité centrale du PC | Compatibilité avec le jeu d'instructions SSE2 requise. Exemples : AMD K8 (Athlon 64, Sempron 64, Turion 64, etc.), AMD Phenom, Intel Pentium 4, Xeon, Celeron, Celeron D, Pentium M, Céleron M, Core, Core 2, Core i5, Core i7, Core i3, Atom |
| Système d'exploitation PC | Voir page Compatibilité de LabOne |
Généralités
| Dimensions | 43.0 × 23.2 × 10.2 cm 16.9 × 9.2 × 4.0 pouces, convient pour un rack de 19 pouces |
| Poids | 4.6 kg; 10.2 lbs |
| Alimentation électrique Ligne AC | 100-240 V (±10%), 50/60 Hz |
| Température de fonctionnement | +5 °C à +40 °C |
| Environnement opérationnel | IEC61010, emplacement intérieur, catégorie d'installation II, degré de pollution 2 |
| Altitude d'exploitation | Jusqu'à 2000 m |
These specifications have been translated from English. Please note that the official reference for product specifications is always the user manual.
HDAWG Q&R
Oui, une configuration à 4 canaux et une à 8 canaux (HDAWG4 et HDAWG8) sont disponibles. Le HDAWG4 ne peut pas être mis à niveau vers le HDAWG8, et les options de mise à niveau pour les deux modèles ne sont pas compatibles, c'est-à-dire qu'il n'est pas possible d'installer l'option de précompensation en temps réel HDAWG4-PC sur le HDAWG8 et vice versa.
Oui, cet instrument est commandé à partir d'un ordinateur connecté via USB 3.0 ou 1GbE. L'ordinateur télécharge les données de forme d'onde et de séquence vers l'AWG. Une fois que l'AWG est lancé, il génère son signal de manière autonome et ne dépend plus strictement de l'ordinateur.
Le logiciel LabOne est disponible gratuitement dans notre site de téléchargement, et es mises à jour apparaissant régulièrement. LabOne propose également une fonction de mise à jour du logiciel de l'instrument en un seul clic.
Appelez-nous au +41 44 515 0410 ou envoyez-nous une note avec vos coordonnées et disponibilités. Nous serons contents de prévoir une démonstration en ligne pour discuter vos besoins et vérifier s'il y a une bonne adéquation avec les capacités de l'instrument HDAWG.
Le HDAWG a 2 marqueurs par canal (8/16 au total). Un des deux marqueurs par canal se trouve sur la face avant (SMA), et un autre sur la face arrière (DIO 32 bits). L'utilisation de l'un des marqueurs ne réduit pas la résolution de 16 bits de la sortie.
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.
Le HDAWG offre des possibilités de déclenchement qui vont au-delà du simple mode trigger des autres AWG, et fournit en outre une fonctionnalité de comptage d'impulsions liée à l'option HDAWG-CNT. Le HDAWG offre un mode dans lequel des paires de canaux (1&2, 3&4, 5&6, 7&8) peuvent être programmées et peuvent fonctionner comme des unités AWG complètement indépendantes. En particulier, elles peuvent être déclenchées séparément. En outre, un programme de séquence unique peut être déclenché à partir de plusieurs entrées trigger, par exemple comme une entrée de déclenchement de ligne et de trame, et peut utiliser l'état d'un déclenchement comme entrée pour une bifurcation de la séquence.
Oui, la synchronisation multidispositifs aligne automatiquement la synchronisation des signaux jusqu'à 8 HDAWG. De plus, elle permet d'utiliser une seule interface et un seul programme de séquence pour contrôler chaque canal de tous les HDAWG. La synchronisation repose sur l'échange bidirectionnel de signaux de déclenchement via les connecteurs MDS situés en face arrière de l'appareil.
Tous les utilisateurs bénéficient de l'assistance de Zurich Instruments, quel que soit le lieu de l'achat. Les partenaires commerciaux locaux, lorsqu'ils sont disponibles, fournissent également une assistance de premier niveau dans la langue locale. Pour une assistance étendue, un étalonnage des instruments ou un service, veuillez consulter la page Assistance et services.
Le Séquenceur AWG de LabOne utilise un langage de haut niveau dérivé du C - parfois appelé seqC - qui est naturel à la lecture et à l'écriture. Vous aurez ainsi une bien meilleure compréhension de ce qui se passe par rapport à l'approche traditionnelle qui consiste à empiler la séquence comme un tableau d'instructions machine. Le langage du séquenceur LabOne est livré avec un outil intégré de génération de formes d'onde. Vous pouvez simplement définir les formes d'onde dans l'éditeur de séquence là où vous en avez besoin, au lieu de diviser cette tâche en un outil de génération de formes d'onde distinct ou avec un logiciel tiers. Des fonctionnalités telles que la barre d'état du code et les messages de débogage assurent un apprentissage rapide et efficace pour les nouveaux utilisateurs.
Les téléchargements de formes d'onde, qui prennent beaucoup de temps, sont nettement plus rapides, et la définition et la variation de l'ensemble de la séquence sont beaucoup plus simples lorsqu'on utilise des signaux avec une porteuse sinusoïdale. En effet, la modulation d'amplitude rend la porteuse indépendante de la forme d'onde programmée. Les paramètres de la porteuse (fréquence, phase, amplitude, décalage) sont alors réglables en quelques clics de souris.
Ils augmentent la flexibilité dans la génération de modèles. Les registres utilisateur facilitent les délais variables, servent d'index pour sélectionner une certaine forme d'onde ou modifier les valeurs de sortie sur l'interface DIO. Vous pouvez les modifier manuellement à partir de l'interface utilisateur ou effectuer un balayage automatique.
Oui, pour inclure une branche de séquence, utilisez une déclaration "if" dans le programme de séquence LabOne.
Les formes d'ondes courantes (Blackman, Gauss, chirp, sinus, carré, sinc, DRAG, etc.) sont disponibles sous forme de commandes de séquenceur. Vous pouvez également ajouter, multiplier, couper, concaténer et mettre à l'échelle les formes d'onde, et utiliser des itérations en boucle pour générer des séries systématiques de formes d'onde. Vous pouvez également importer vos propres données de formes d'onde, par exemple en glissant et déposant un fichier CSV dans l'interface utilisateur.
Chaque instrument est équipé d'un câble d'alimentation spécifique au pays, d'un câble USB 3.0, d'un câble 1 GbE et d'une copie imprimée du guide de démarrage rapide.
Le HDAWG de base permet la modulation d'amplitude. L'option multifréquence HDAWG-MF permet une modulation en quadrature basée sur deux canaux en quadrature additionnés en interne. Avec cette technique, il est possible de mettre en œuvre des schémas de modulation arbitraires qui incluent la modulation d'amplitude (AM), la modulation de fréquence (FM), la modulation de phase (PM) et la modulation à double bande latérale (DSB).
Si vous utilisez un logiciel écrit avec MATLAB®, LabVIEW, Python, .NET ou C, l'intégration est simple avec les API de LabOne. En outre, LabOne vous aide à trouver la commande API appropriée pour changer les paramètres grâce à sa fonction de journal des commandes (log).
Le HDAWG fournit des fonctionnalités d'entrée et de sortie de déclenchement standard pour synchroniser la génération de signaux de deux ou plusieurs instruments.
Non, le HDAWG n'a pas d'entrées de signaux analogiques et ne sert qu'à générer des signaux - à l'exception de la fonctionnalité de comptage d'impulsions qui est fournie avec l'option HDAWG-CNT.
Les données de forme d'onde au format CSV (comma-separated value) peuvent être téléchargées vers le HDAWG par glisser-déposer dans LabOne.
