提高数据采集系统的采样率,以及增加采集系统的通道数已成为现代电子系统的主要发展趋势。数字示波器作为典型的数据采集系统,在实际开发应用中对其采样速率和通道数有更高的要求。本论文依托四通道数字三维示波器的开发平台,设计实现了四通道的高速数据采集系统。本设计采用国产模数转换器(ADC),运用并行时间交替采样和多ADC采集数据拼合技术,在现有国产ADC的基础上提高了系统的采样率。同时通过采集同步技术设计实现了多通道的数据采集同步。论文主要的研究内容包括提高采样速率、数据采集的数据接收缓存和大容量的数据存储设计、高速并行数据传输设计、采集控制系统设计以及多通道采集触发系统的设计与实现。在提高采集系统采样速率方面,本设计采用了交替并行采样技术,在现有国产ADC芯片单片2GSPS提高到4GSPS的采样速率,同时通过多ADC数据同步时钟间相位关系的确定,实现了高达16路数据的正确拼合,以及多通道的采集同步。在采集控制系统设计方面,根据节约成本和最大利用现有资源的原则下,采用了并行和串行接口混用的方式,在不影响系统性能的前提下,提高了采集系统资源的充分利用,降低了系统成本。在采集触发系统中,本设计根据多通道的特点,设计了模块化的触发信号传输与处理方案。对每两个通道进行模块化处理,在设计中只需要完成一个模块的功能,通过软件控制即可实现两个模块四通道采集触发功能,大大降低了设计的难度和开发周期,同时有利于采集系统的裁剪或者扩展。本课题还对系统电源和其他相关模块进行了方案研究和设计,并最终实现了基于数字三维示波器的双通道4GSPS或四通道2GSPS的高速数据采集系统。