随着数字信号处理技术的不断发展和完善,在工程应用领域,如软件无线电、测试等,把模拟信号转换为数字信号后再进行处理已成为主流的方案。然而随着待测信号的高频化,对数据采集系统的采样频率和采样精度都提出了更高的要求,随之带来的是系统的复杂度和难度大幅提高。如何设计功能完善、性能优异的高速信号采样系统具有很好的研究意义和实用价值。本课题是采样率为4 GSPS,采样精度为8 bit的高速8通道数据采集系统的关键技术研究与实现。通过仿真研究和验证,将系统指标分解到了各个子模块;针对时间交替结构的高速ADC中存在的偏置失配(offset mismatch)、增益失配(gain mismatch)、相位失配(time skew)等误差,进行了详细地理论分析和Matlab建模,推导出了采样结果中的频谱杂散的位置和幅度。基于以上工作,制定了相应的ADC校准方案。此外针对高速ADC数据传输中存在的亚稳态和多引脚数据不齐等问题,对时钟和数据的路径延时进行了理论分析,提出了一种引入FPGA的IODelay原语以实现可调节ADC各引脚的数据延时的方案,设计了针对亚稳态现象的数据中心与时钟边沿对齐算法与针对数据不齐的多引脚数据自动对齐算法,给出了算法流程并在FPGA中进行了实现。最后进行了软/硬件调试,从功能实现上验证了数据中心与时钟边沿对齐算法与多引脚数据自动对齐算法的有效性,亚稳态和数据延时不同的问题得到解决,ADC数据能够正确传输;通过对ADC的偏置失配、增益失配、相位失配进行校准,采样频谱变得纯净。测试结果表明,系统功能及性能指标满足了设计要求。