株式会社エレクトロニカ IMT事業部 株式会社エレクトロニカ IMT事業部

PRODUCTS

PRODUCTS

AWG(Arbitrary Waveform Generator)任意波形発生器

Platform

AWG(D/Aボード)の機能

【メーカーサイト】https://spectrum-instrumentation.com/applications/product_notes/PN_Using_Arbitrary_Waveform_Generator_Operating_Modes_Effectively.php

任意の波形発生器(AWG)は、アナログ信号を発生する装置です。
デジタイザは、アナログ波形をサンプリングし、それをデジタル化し、メモリに格納しますが、AWGは波形メモリに、波形の数値を格納します。
選択された波形のデータは、DA変換器(DAC)へ送られ、適切なフィルタリングおよび信号処理されて、アナログ波形として出力されます。

任意波形発生器の用語
任意波形発生器の仕様書は標準信号発生器とは全く異なります。
それは、AWGのデジタル性能の大きな柔軟性によります。
帯域幅、サンプリングレートおよび最大出力周波数
重要なパラメーターは、デジタイザと同じように、帯域幅とサンプリングレートです。
帯域幅は、AWGが3dBダウンで出力することができる最も高い正弦波周波数を決定します。
AWGによって作成する波形の多くは、高調波を含むので、その高調波成分が生成することができる最も高い周波数を決定します。
例えば、方形波は、一般に第5高調波までを含む必要があります。従って、最も高い方形波周波数は、AWG帯域幅の5分1になります。サンプリングレートは帯域幅と関係があります。
サンプリング定理によれば、サンプリングレートは少なくとも帯域幅の2倍でなければなりません。
サンプリングレートをいくら増加させても、最大の帯域幅を増加することはできません。
サンプリングレートは、AWGの水平軸の分解能を決定します。
これは、波形内にセットすることができる最も小さな時間分解能を定義します。
メモリ容量
波形メモリのサイズは、繰り返さずに出力することができる最長の波形を決定します。
信号出力持続時間の限界はサンプリングレートとメモリ長の積になります。
波形コンポーネントを繰り返すために、メモリをループ使用すると、最大の波形長さを大幅に増加させる事ができる場合があります。
ファーストイン、ファーストアウト(FIFO)ストリーミングモードを備えたAWGは、ホストコンピューターの記憶を利用する事によりさらに波形を拡張することができます。
例えば、M4i.66xxシリーズ製品は高速バッファとしてAWGの内部記憶を使用して、ホストPCからAWGまで、~2.8GBytes/sの速度でデータを転送することができます。
この方法によれば、AWGの内部記憶のメモリ制限からAWGを解放します。
ループ・リンク機能とFIFOストリーミングを組み合わせることにより、先例がないような様々な長い波形の生成を可能にします。
振幅分解能
振幅分解能は、AWGが生成することができる最小の出力信号レベルおよび、隣り合うサンプル間の最小の振幅ステップです。
AWGの振幅分解能は、DACの分解能とメモリの数によって決定されます。
一般に、DACの分解能が高くなると、最大のサンプリングレートは、低くなります。

【メーカーサイト】 https://spectrum-instrumentation.com/products/arbitrary_waveform_generators/

シングルショット

プログラムされた波形は、外部トリガ或いはソフトウェアトリガ毎に、 一度出力されます。

awg画像

リピート出力

プログラムされた波形は、あらかじめプログラムされた数分、或いは、 停止コマンドまで実行します。

awg画像

シングル リスタート リプレイモード

このモードは、各トリガ毎に、メモリに内蔵されているデータ波形を一度出力します。

awg画像

FIFOリプレイモード

FIFOモードはSPECTRUM社のAWGに特有の動作モードです。
それは、コンピューターのメモリ、ハードディスクと、AWG間の連続的なデータ転送を行うように設計されています。データ・ストリームのコントロールは、割り込みリクエスト方式で、ドライバによって自動的に行われます。AWGの内蔵メモリは、連続的なストリーミングのデータバッファとして使用されます。

awg画像

マルチリプレイモード

このモードは、トリガ毎に波形を高速出力します。内蔵のメモリはいくつかの等しいサイズのセグメントに分割されます。セグメントはそれぞれ、どのメモリがどのトリガにより発生出力されるかという波形データを含みます。そのため、このモードは非常に速い速度で反復出力が可能です。

awg画像

ゲーティッド リプレイモード

このモードは、外部ゲート信号によってコントロールされ、波形データを出力します。ゲート信号が、あらかじめプログラムされたレベルに達すると、データは、再び出力されます。

awg画像

シーケンスリプレイモード

【メーカーサイト】https://spectrum-instrumentation.com/applications/product_notes/PN_Using_Arbitrary_Waveform_Generator_Operating_Modes_Effectively.php

このモードは、内蔵メモリを異なる長さのデータセグメントに分割し、そこに、波形データを格納します。 これらのデータセグメントは、シーケンスメモリを使用して、ユーザがセットした順に接続されます。シーケンスメモリは、各セグメントのループの数とセグメント出力の命令を決定します。トリガ条件はセグメントからセグメントへの切り替えを定義することができます。単純にソフトウェアコマンドによる切り替えで切り替わるか、他のセグメント の波形が出力されている間に、別のセグメントに波形データを並行して、変更用の波形データを同時に再定義することが可能です。

awg画像

DPG (Digital Pulse generator)

DPG(Digital Pulse generator)オプションは、プログラム可能なデューティーサイクル、出力周波数、ディレイ、ループ数を持つ4つの内部独立デジタルパルスジェネレータです。
これらのデジタルパルスジェネレータは、ソフトウェア、ハードウェアトリガでトリガをかけることができ、また相互にトリガーすることもできるので、外部機器や実験を駆動するための複雑なパルススキームを形成することができます。デジタルパルスジェネレータは、既存のマルチXIOライン(X0、X1、…)に出力することも、内部で他のパルスジェネレータにトリガをかけるために使用することもできます。パルスジェネレータの時間分解能は、カードの種類と選択されたサンプリングレートに依存します。

awg画像

DDS (Direct Digital synthesis)

DDS (Direct Digital synthesis) は、単一の固定周波数基準クロックから任意の周期波形を生成する方法であり、信号生成アプリケーションで広く使用されています。 Spectrum 社の AWG に実装された DDS 機能は、複数の「DDS コア」を持ち、マルチキャリア (マルチトーン) 信号を生成するという原理に基づいており、各キャリアは明確に定義された独自の周波数、振幅、位相を持ちます。 これらの静的パラメータに加えて、複数のコアに対する固有の線形変化を可能にする、周波数や振幅勾配などの動的パラメータも組み込まれています。
各コアを一緒に加算して出力することも、特定のコアのグループを一緒に加算して特定のハードウェア出力チャネルに出力することもできます。 高速 DMA モードでは、個別の DDS コマンド シーケンスを使用して、整形されたスロープや変調された正弦信号など、より高度な周波数変更をプログラミングできます。
https://youtu.be/PoT0cReolRE
https://youtu.be/FEzjhXFNfF0

awg画像

Star-Hub

Star-Hubは、16台までのボード(M2pシリーズ)あるいは8台までのボード(M4iシリーズ)を同期動作させるためのモジュールです。
これで接続されたカードは、すべてのチャンネル間に位相差はありません。
また、接続されているカードはすべて、同じクロックおよび同じトリガで動作します。
カードは、マスターカードを含む、それぞれ内部に、同じ長さの小さなケーブルを持っているため、異なるカード間のクロック・スキューを最小化にします。

awg画像

M5i.63シリーズ:

16ビット高速任意波形発生器
出力チャネル数 1,2チャネル
最高サンプリングレート10 GS/s
最高出力信号帯域 2.5 GHz
PCIe Gen 3 x16 最高10 GBytes/sのデータ高速生成、連続出力可能
オンボードメモリ 2 GSamples (8 GSamples option)
出力モード:Single Shot、Repeated、Loop、FIFO、Multiple Replay
トリガモード:External、Software、Or/And、Delay
StarHub接続により、8台までの同期接続可能
SCAPPオプションを使用してCUDA GPUにダイレクトデータ転送可能
*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力 digital pulse generatorオプション
単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別に
パルスの幅、周期、位相、パルス列内のパルス数あるはディレーなど、主要なパラメータをすべてプログラムが可能
高速信号及びパルスを再現できるため、
テレビ、航空宇宙、衛星ラジオ、ワイヤレス、インターネットなどの超高周波 (UHF)帯、光学システムでは、レーザーと高速光電センサー対応、
核物理学では、放射性源からのナノ秒パルス生成、半導体市場では、GHz 範囲の正確で精密な信号、防衛および民間航空部門で使用されている
長距離レーダーとその監視などの用途に適用できます。

625 MS/s, 1.25 GS/s  16ビット任意波形発生器

デジ画像

1 / 2 チャネル
帯域 2.5 GHz (10 GS/s, 5 GS/s) 1.5 GHz (3.2 GS/s )
出力電圧 ±1 mV ~ ±500m V (50 Ω負荷時)
±2 mV ~ ±1 V (ハイインピーダンス負荷時)

製品名 Platform Analog-Out Digital-Out Resolution Sampling rate Bandwidth
M5i.6357-x16 PCI Experess Gen3x16 4 16 Bit 10 GS/s (1 active channel)
5 GS/s(2 active channels)
2.5 GHz
M5i.6350-xq6
PCI Experess Gen3x16 1 4 16 Bit 10 GS/s 2.5 GHz
M5i.6321-x16 PCI Experess Gen3x16 2
4
16 Bit 3.2 GS/s(1 active channel)
3.2 GS/s(2 active channels)
1.5 GHz
M5i.6320-x16 PCI Experess Gen3x16 1 4 16 Bit 3.2 GS/s(1 active channel) 1.5 GHz

M4i.96シリーズ

• FPGA ベースの DDS を備えた高速 16 ビット DAC
• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた 1、2、または 4 チャネル
• DDS 周波数 DC ~ 200 MHz
• ネイティブ DDS コマンド: 周波数、振幅、位相、周波数、 スロープ、振幅スロープ、トリガー待ち、デジタル出力
• DDS コマンドは 6.4 ns 間隔で発行可能
• 出力レベル ±80 mV ~ ±2.5 V (50 Ω) (高インピーダンス負荷では ±160 mV ~ ±5 V)
• トリガーから出力までの固定遅延
• 超高速 PCI Express x8 Gen 2 インターフェイス
• 512Mの DDS コマンド用の大容量オンボード メモリ
• AND/OR 機能を備えた 2 つのトリガー入力/出力
• システムあたり最大 8 枚のカードを同期
• PCIe x8 Gen 2 インターフェース
• x8/x16 PCIe スロットで動作
• 10 MDDS Commands/s
*DDS(Direct Digital Synthesis)機能
DDSは、単一の固定周波数基準クロックから任意の周期波形を生成する方法で、周波数を高速に切替たり、
微調整する必要がある信号生成アプリケーション(Quantum ComputingのQubitコントロールなど)に有用な機能です。
*AWG オプションを搭載可能
AWG ファームウェア オプションは、DDS デバイスに完全な AWG (任意波形ジェネレータ) 機能を追加します。
AWG モードでは、すべてのアクティブ チャネルで完全に任意の波形を同期的に再生できます。
この機能を有効にして新しいファームウェアをロードすると、シングル ショット、ループ、シングル リスタート、マルチ リプレイ、ゲート リプレイ、ストリーミング (FIFO)、シーケンス リプレイ モード
などのさまざまな AWG モードを使用できます。
AWG モードでは、サンプリング レートを自由にプログラムし、同期デジタル出力を使用することもできます。
*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力オプションを搭載可能
単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別にパルスの幅、周期、位相、パルス列内のパルス数あるはディレーなど、主要なパラメータはすべてプログラムが可能

625MS/s 16ビット任意波形発生器

デジ画像
• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた 1、2、または 4 チャネル
• DDS 周波数 DC ~ 200 MHz
• 出力レベル ±80 mV ~ ±2.5 V (50 Ω) (高インピーダンス負荷では ±160 mV ~ ±5 V)
• 超高速 PCI Express x8 Gen 2 インターフェイス
• 512Mの DDS コマンド用の大容量オンボード メモリ
• 50コア/カード
製品名 Platform Analog-Out Digital-Out Resolution Sampling rate Bandwidth
M4i.9620-x8 PCI Expresse 1 3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz
M4i.9621-x8 PCI Expresse 2 3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz
M4i.9622-x8 PCI Expresse 4 3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz

M4x.96シリーズ

• FPGA ベースの DDS を備えた高速 16 ビット DAC
• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた 1、2、または 4 チャネル
• DDS 周波数 DC 最大 200 MHz
• ネイティブ DDS コマンド: 周波数、振幅、位相、周波数、スロープ、振幅スロープ、トリガー待ち、デジタル出力
• DDS コマンドは 12.8 ns 間隔で発行可能
• PXIe 3U 形式、2 スロット幅
• 出力レベル ±80 mV ~ ±2.5 V (50 Ω)  (高インピーダンス負荷では ±160 mV ~ ±5 V)
• 固定トリガーから出力までの遅延
• 512Mの DDS コマンドを格納できる大容量オンボード メモリ
• AND/OR 機能を備えた 2 つのトリガー入力/出力
• PXIe x4 Gen 2 インターフェース
• すべての PXIe および PXI ハイブリッド スロットで動作
• 最大 10 MDDS Commands/s
*DDS(Direct Digital Synthesis)機能
DDSは、単一の固定周波数基準クロックから任意の周期波形を生成する方法で、周波数を高速に切替たり、
微調整する必要がある信号生成アプリケーション(Quantum ComputingのQubitコントロールなど)に有用な機能です。
https://youtu.be/FEzjhXFNfF0
*AWG オプションを搭載可能
AWG ファームウェア オプションは、DDS デバイスに完全な AWG (任意波形ジェネレータ) 機能を追加します。
AWG モードでは、すべてのアクティブ チャネルで完全に任意の波形を同期的に再生できます。
この機能を有効にして新しいファームウェアをロードすると、シングル ショット、ループ、
シングル リスタート、マルチ リプレイ、ゲート リプレイ、ストリーミング (FIFO)、シーケンス リプレイ モード
などのさまざまな AWG モードを使用できます。
AWG モードでは、サンプリング レートを自由にプログラムし、同期デジタル出力を使用することもできます。
*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力オプション搭載可能
単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別に
パルスの幅、周期、位相、パルス列内のパルス数あるはディレーなど、主要なパラメータはすべてプログラムが可能

625MS/s 16ビット任意波形発生器

デジ画像

• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた 1、2、または 4 チャネル
• DDS 周波数 DC ~ 200 MHz
• 出力レベル ±80 mV ~ ±2.5 V (50 Ω) (高インピーダンス負荷では ±160 mV ~ ±5 V)
• 512Mの DDS コマンド用の大容量オンボード メモリ
• PXIe x4 Gen 2 インターフェース
• 50コア/カード

製品名 Platform Analog-Out Digital-Out Resolution Sampling rate Bandwidth
M4x.9621-x4 PX Expresse 2
3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz
M4x.9622-x4 PX Expresse 4
3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz

NETBOX 96シリーズ

• FPGA ベースの DDS を備えた高速 16 ビット DAC
• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた1、2、4、8、12、16、20、または 24 チャネル
• DDS 周波数 DC 最大 200 MHz
• ネイティブ DDS コマンド: 周波数、振幅、位相、周波数、スロープ、振幅スロープ、トリガー待ち、デジタル出力
• DDS コマンドは 6.4 ns 間隔で発行可能
• 出力レベル ±80 mV ~ ±2.5 V (50 Ω) (高インピーダンス負荷では ±160 mV ~ ±5 V)
• 固定トリガーから出力までの遅延
• 4 チャネルあたり 512Mの DDS コマンドをオンボード メモリに搭載
• AND/OR 機能を備えた 2 つのトリガー入力/出力
• イーサネット リモート インストルメント
• LXI Core 2011 対応
• GBit イーサネット インターフェイス
• 最大 10 MCommands/s
*DDS(Direct Digital Synthesis)機能
DDSは、単一の固定周波数基準クロックから任意の周期波形を生成する方法で、周波数を高速に切替たり、
微調整する必要がある信号生成アプリケーション(Quantum ComputingのQubitコントロールなど)に有用な機能です。
https://youtu.be/FEzjhXFNfF0
*AWG オプション搭載可能
AWG ファームウェア オプションは、DDS デバイスに完全な AWG (任意波形ジェネレータ) 機能を追加します。
AWG モードでは、すべてのアクティブ チャネルで完全に任意の波形を同期的に再生できます。
この機能を有効にして新しいファームウェアをロードすると、シングル ショット、ループ、
シングル リスタート、マルチ リプレイ、ゲート リプレイ、ストリーミング (FIFO)、シーケンス リプレイ モード
などのさまざまな AWG モードを使用できます。
AWG モードでは、サンプリング レートを自由にプログラムし、同期デジタル出力を使用することもできます。
*デジタルパルスおよびパルス列を最大4出力オプションを搭載可能
単一パルス、パルス列、連続パルス波のいずれを生成する場合でも、パルス特性を4つの出力で個別に
パルスの幅、周期、位相、パルス列内のパルス数あるはディレーなど、主要なパラメータはすべてプログラムが可能

625MS/s 16ビット任意波形発生器

デジ画像

• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた 1、2、または 4 チャネル
• DDS 周波数 DC ~ 200 MHz
• 出力レベル ±80 mV ~ ±2.5 V (50 Ω) (高インピーダンス負荷では ±160 mV ~ ±5 V)
• 4 チャネルあたり 512Mの DDS コマンドをオンボード メモリに搭載
• イーサネット リモート インストルメント、 LXI Core 2011 対応
• コア数
DN2.962-02 1×50コア
DN2.962-04 1×50コア
DN2.962-08 2x50コア

製品名 Platform Analog-Out Digital-Out Resolution Sampling rate Bandwidth
DN2.962-02 Ethernet 2 3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz
DN2.962-04 Ethernet 4 3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz
DN2.962-08 Ethernet 8 3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz

625MS/s 16ビット任意波形発生器

デジ画像

• 625 MS/s DAC 出力レートを備えた 12、16、20、または 24 チャネル
• DDS 周波数 DC ~ 200 MHz
• 出力レベル ±80 mV ~ ±2.5 V (50 Ω) (高インピーダンス負荷では ±160 mV ~ ±5 V)
• 4 チャネルあたり 512Mの DDS コマンドをオンボード メモリに搭載
• イーサネット リモート インストルメント、 LXI Core 2011 対応
• コア数
DN6.962-12 3×50コア
DN6.962-16 4×50コア
DN2.962-20   5×50コア
DN2.962-20   6×50コア

製品名 Platform Analog-Out Digital-Out Resolution Sampling rate Bandwidth
DN6.962-12 Ethernet 12 3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz
DN6.962-16 Ethernet 16 3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz
DN6.962-20 Ethernet 20 3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz
DN6.962-24 Ethernet 24 3 16 Bit 625 MS/s 200 MHz

HARDWARE製品カテゴリー