readout_program/ri_datapath.md

36 lines
3.4 KiB
Markdown
Raw Normal View History

2025-09-24 11:47:31 +08:00
RI-Pump通道的编程包括
MCU的指令、MCU的数据、控制寄存器、波形索性表、波形仓库和模拟电路配置6类数据。
其中MCU指令+MCU数据可用于编程发出触发码字以及实时修改控制寄存器
控制寄存器可用于指定调制频率、调制相位等参数;
波形索引表定义了从波形ID到波形地址和长度的映射波形仓库定义了波形具体的采样点数据。
模拟电路配置用于设置变频增益和输出频率。
下图是RO通道数字部分的编程控制模型。
![读出RI-Pump通道控制模型](D:/code/ezq3p0/manual_doc/readout_program/assets/readout_ri.png)
RI-Pump通道的波形输出由AWG模块MCU发出的码字触发。
对于输出波形而言MCU发出的码字定义波形的索引ID
索引ID输入到波形索引表之后输出波形在波形仓库中的起始地址和长度
接着波形仓库利用起始地址和长度将对应采样点的原始数据输出。
原始数据经过希尔伯特变换后增加了虚部数据(滤除了负频),
接着数据进入正交数字混频模块与NCO产生的单音信号混频后得到调频数据。
上述过程中的原始波形数据、希尔伯特虚部数据、调频数据以及NCO自身产生的单音数据都可以通过数据源选择器选择输出。
经过选择器后数据首先经过调幅模块接着经过半带滤波器进行插值、然后再经过MIX模块进行采样频率搬移
半带滤波器和MIX模块都支持旁路功能因此最终波形输出支持NRZ、MIX、HBNRZ和HBMIX四种模式。
最后经过DAC和外部模拟混频后输出读出激励波形。
Pump通道输出的使能信号由MCU码字触发输出
当MCU输出码字的对应位使能后脉冲发生模块从寄存器或波形索引表得到脉冲长度控制数据
并将指定长度的脉冲信号通过I/O直接输出。
由于RI-Pump通道有且仅有基带处理单元存在状态机
当RI-Pump通道由于上位机强制中断程序或者MCU配置了错误指令而产生异常时
为了清除RI-Pump通道的异常状态
RI-Pump通道提供了软复位功能支持通过调用驱动API来执行软复位操作
其能够使得状态机从异常中恢复,从而使得下一次历史无关配置项能够正确执行。
![output_response](D:/code/ezq3p0/manual_doc/readout_program/assets/output_response.png)
读出芯片兼容射频直出功能射频直出时读取激励信号使用了高阶奈奎斯特域频率考虑DAC采样率超频到8 GSps使用mix-mode模式时等价采样率为16 GSps。6~7 GHz的输入频率会由于0阶保持输出功率存在sinc滚降归一化的信号输出功率如上图红色部分所示。可以看到7 GHz输出相比直流输出功率下降了6.5 dB6~7GHz工作范围内功率平坦度约为2 dB。
AWG的波形输出支持3种工作模式分别是波形直出模式、调制模式、NCO Only模式。一般情况下直出模式用于量子实验通过直接输出包含多个读出频率的波形可以实现对多个量子比特的并行读出调制模式用于腔频扫描等应用通过实时修改NCO频率可以实时改变输出频率配合DAQ进行实时读取可以实现扫频功能。若基带信号包含多个频点还能实现多频点并行扫描功能NCO Only模式可以输出连续波形方便连接外部仪器上进行测试用于芯片本身的测试