HDAWG 750 MHz Arbiträrsignalgenerator

Hauptmerkmale

2.4 GSa/s, 16 bit, 750 MHz Signalbandbreite
5 V_pp 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

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Preis

CHF 25 330.–

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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.

example modulation pattern of the HDAWG Arbitrary Waveform Generator

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.

The PQSC enables up to 18 HDAWGs to be combined in a single setup, corresponding to a system with up to 144 fully synchronized AWG channels. When using a PQSC, 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.

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
Waveform memory per channel	64 MSa; 500 MSa (with HDAWG-ME option)
Sequence length	8,192
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 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 (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	0.5 × peak 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 V_pp, 100 MHz, offset 10 kHz) < -148 dBc/Hz (amplified, 1 V_pp, 100 MHz, offset 1 MHz) < -135 dBc/Hz (direct, 0.5 V_pp, 100 MHz, offset 10 kHz) < -148 dBc/Hz (direct, 0.5 V_pp, 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 Vrange, 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	10 ns
Skew control resolution	<0.42 ns (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)
Sampling clock output	SMA on back panel
Sampling clock output amplitude	0.8 V_pp (2.4 GHz into 50 Ω) 2.0 V_pp (1.0 GHz into 50 Ω)
Reference clock output	SMA on back panel
Reference clock output impedance	50 Ω, AC coupled
Reference clock output amplitude	1 V_pp (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)

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
Sampling clock input	SMA (back panel)
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, 5 Gbit/s
PC memory requirements	4 GB+
PC CPU requirements	Compatibility with SSE2 instruction set required. Examples: AMD K8 (Athlon 64, Sempron 64, Turion 64, etc.), AMD Phenom, Intel Pentium 4, Xeon, Celeron, Celeron D, Pentium M, Celeron M, Core, Core 2, Core i5, Core i7, Core i3, Atom
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.
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.

HDAWG-CNT

Pulse Counter Option

Hauptmerkmale

4 or 8 counter modules

4 or 8 signal inputs with adjustable discriminator level

300 MHz maximum count rate

4 modes: free-running, gated, gated free-running, and time tagging

Background subtraction with 2 counter modules

LabOne^® toolset for counter measurement analysis

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HDAWG-MF

Multi-Frequency Option

Hauptmerkmale

4 digital oscillators per AWG channel pair instead of 1

Individual frequencies up to 750 MHz

Output adder for advanced modulation: digital I/Q, phase, amplitude, frequency

Independent envelopes for separate carriers on 1 channel: phase cycling, frequency-domain multiplexing

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HDAWG-ME

Memory Extension

Hauptmerkmale

500 MSa/channel waveform memory instead of 64 MSa/channel

Field-upgradeable option

Compatible with other options

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HDAWG-PC

Real-Time Precompensation Option

Hauptmerkmale

Real-time waveform processing for in-situ tunability

High-pass compensation

Overshoot/undershoot compensation with 8 exponential filters

Bounce compensation for reflections and standing waves

Programmable FIR filter with convolution length of 30 ns

Filter reset by AWG sequence instruction

Precompensation Simulator

Latency calculation

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HDAWG-SKW

Output Skew Control Option

Hauptmerkmale

10 ps resolution for wave output delay control

Constant resolution for all sampling clock frequency settings

Constant resolution across the full range

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HDIQ

IQ-Modulator

Hauptmerkmale

4-Kanal IQ-Modulator

RF Frequenzbereich 4 - 8 GHz

Zwischenfrequenzbereich DC - 6 GHz

Experimentierausgangsport umschaltbar zwischen HF-Ausgang und direktem LO-Ausgang

Separater Signalausgang für Mischerkalibrierung

Potentialfreies HF-Schaltungsdesign zur Vermeidung von Erdschleifen

Python-Programmierbeispiele für die Mischerkalibrierung

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750 MHz Arbiträrsignalgenerator

Hauptmerkmale

Variants

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High-level AWG-Programmierung

Oszillatoren, Modulation und Phasenkontrolle

Multi-device Synchronisation (MDS)

Triggerung mit niedriger Latenz und Sequenzverzweigung

Arbitrary waveform generator

Wave Signal Output

Time- and frequency-domain characteristics

Marker and other outputs

Inputs

Oscillators and clocks

Maximum ratings

Connectivity and others

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HDAWG Fragen & Antworten

HDAWG Verfügbare Optionen

Pulse Counter Option

Hauptmerkmale

Multi-Frequency Option

Hauptmerkmale

Memory Extension

Hauptmerkmale

Real-Time Precompensation Option

Hauptmerkmale

Output Skew Control Option

Hauptmerkmale

IQ-Modulator

Hauptmerkmale