功耗攻击对密码芯片的安全很具威胁,它通过采集密码芯片的瞬态功耗信息从而推算其密钥,是一种有效的攻击手段。为了更好的进行功耗攻击,针对密码芯片工作频率高,加密部件占总芯片比例较小等特点,本文设计了一套高速高精度的瞬态功耗采样系统。时间交替采样是在保证精度的前提下提高采集速度的一种有效方法,它采用多片相对低速的高精度ADC按照时间交替的方式并行采样。本文针对时间交替数据采集系统通道失配误差的校正问题,提出了一种频域时域相结合的校正方法。该方法采用板载信号源,校准源时钟和采集时钟同源同步,基于FARROW结构的滤波器补偿误差等多种手段,提高了通道失配误差校正的准确性。实测结果表明:ADC在5GSPS采样率的情况下,校准后SNR和SINAD提升达到30%,SFDR提升达到60%,说明该方法对误差有很好的校正效果。时钟抖动对时间交替采样系统的精度有较大影响。本文采用时钟源改进、分频器和带通滤波器的使用、时钟链路元件数量缩减等一系列抑制抖动的方法,设计实现了一个超低抖动的时钟产生电路。实测结果表明:该电路产生2.5GHz时钟时,噪声抖动仅有89.0fs RMS,满足了时间交替数据采集系统的需求。以前述技术为基础,本项目组设计并实现了一套基于时间交替的数据采集系统,它由模拟信号输入、时钟产生分配、电源管理、模数转换、数据接收缓存和数据处理上报六个子模块组成,对整个系统性能的实测结果表明:该系统在达到5GSPS采样率的同时,采样精度达到8位以上。