リアルタイムプレコンペンセーション・オプション

HDAWG-PCのリアルタイムプレコンペンセーション・オプションは、被試験デバイスでの信号がHDAWG任意波形発生器で設計された信号と一致するように補正します。逆フィルタリングの原理を使い、このオプションは不完全な信号経路の影響を最小限に抑えます。そのコアとなるのは、生成された波形がアナログ信号に変換される前にリアルタイムでかけられる、自由度の高いデジタル・フィルタです。

HDAWG-PCの典型的な使用例は、サンプルが極低温環境にある実験です。このようなセットアップの場合、任意波形発生器から試料までの配線は、綿密に設計されていても、さまざまな種類の信号歪が発生します。うまく設定されたプレコンペンセーション・フィルタは、そのような状況でも優れた性能を保証します：

• バイアスTやDCブロックのハイパス・フィルタによる信号の低下
• チップ・ボンディングや プレーナー回路設計における寄生キャパシタンスに起因するオーバーシュート
• 寄生インダクタンスによるアンダーシュート
• インピーダンスのミスマッチによる反射と定在波
• アンプのリンギング

リアルタイムで動作するHDAWG-PCは、波形メモリを消費することなく、秒単位の長い信号に対しても補正をおこないます。リアルタイムプレコンペンセーションは、高速フィードバックによる量子エラー訂正と同様に、動的に生成されたパターンで複数のパルスにわたるヒスリシスを追跡できる唯一の方法です。

すべてのフィルタ・パラメータは、被試験デバイスにおける歪んだ信号のステップ応答測定から最適化することができます。LabOneプレコンペンセーション・シミュレータは、シミュレーションされたAWG出力、このフィルタが補正する理論上の信号形状、およびユーザによってアップロードされたデバイスでの測定信号の間の直接比較ができます。ユーザー は、リニアフィルタを個別に操作し、信号の不完全性を順次除去することができます。各フィルタについて、シミュレータを使用して測定信号とシミュレーション結果を比較し、導き出されたフィルタ・パラメータをハードウェアに転送します。その後の測定で微調整が必要だと判断された場合は、測定信号がきれいな矩形のステップ応答へと改善されるのを確認しながら、その場でチューニングを行うことですばやく完了させることができます。この結果、あらゆる信号形状に適用できる最適化されたフィルタが得られます。

ハイパス補正

ハイパス補正は、細かく調整可能な時定数を持つ無限インパルス応答(IIR)フィルタを使用して信号を時間積分し、AC 結合による影響を相殺します。入力信号の平均がゼロでない場合のオーバーフローを避けるため、パルス列の合間に AWG シーケンサからハイパス補正をリセットできます。プレコンペンセーションされた信号は時間とともにリニアに上昇し、最終的にはAWG出力電圧によって制限されるため、矩形パルスの実現可能なステップ高さと最大パルス幅の間にはトレードオフがあります。

指数補正

指数補正は、信号のステップに複数の指数関数的に減衰する項を追加します。最大8段まで利用できるため、回路内の複数の寄生インダクタンスやキャパシタンスを補正することができます。指数補正は、ステップの高さの約10%より小さいオーバーシュートとアンダーシュートに対して最も効果的です。この場合、指数項の和は、このような欠陥に対する正確な一般モデルです。

バウンス補正

バウンス補正は、遅延させた入力信号をコピーして加算し、周波数ドメインでの干渉縞、時間ドメインで遅延ステップの原因となる前後の反射を効果的に補正します。利用可能な遅延範囲は、RG58ケーブルで約10mまでの定在波範囲をカバーします。

有限インパルス応答（FIR）補正

最も短い時定数（1ナノ秒まで）の場合、任意に設定可能な有限インパルス応答（FIR）フィルタを使用することで、信号のステップエッジを微調整し、サブパーセントレベルの最小セトリング時間を達成することができます。HDAWGと同じ帯域幅を持つアンプは、ナノ秒の時間スケールでリンギングが発生する可能性があり、典型的な使用用途です。FIRフィルターは、セットアップに複数の定在波が存在する場合、バウンス補正の拡張としても機能します。FIRフィルターは、他のフィルターに比べてより高度な最適化ワークフローを必要としますが、優れた柔軟性と性能を発揮します。これらのチューニング・ルーチンは通常LabOneのAPIである Python, MATLAB^®, LabVIEW^® で利用可能なFIRモデルを測定されたステップ応答に適用し、矩形のターゲット信号からの偏差を最小化する数値最適化を実行することで設定されます。