数字处理技术的发展对数据采集系统的发展起到了巨大的推动作用,现代武器、航空航天、遥感探测等各种高科技领域更是离不开数据采集。随着ADC和FPGA等芯片设计生产制造技术的日益完善,高速数据采集日益蓬勃发展。本文以3GSPS高速数据采集卡的设计与实现为内容,介绍了高速数据采集卡的设计方案,以FPGA为核心,完成数据的高速采集、存储和传输。通过对比不同厂商的芯片的工作性能,结合本设计的主要性能指标确定了关键芯片的型号,并详细介绍电路设计中的重点、难点以及注意事项。结合信号完整性理论的知识说明了在高速PCB设计过程中的重点和难点,介绍了一些高速PCB的设计原则,并对一些关键信号线的阻抗控制、消除干扰做了详细说明。FPGA是本设计的核心,控制了系统的时序和逻辑,保证系统能够平稳运行。FPGA控制ADC进行采样,采样速率达到了3GSPS,并对ADC的输出数据进行读取并降速,然后存储到DDR3中,接着通过USB3.0接口与上位机进行通信,实现数据的保存、回放和处理等功能。本文还利用MFC编写开发了上位机程序,通过上位机下载USB3.0固件程序配置USB芯片的工作模式、控制ADC采样,并将数据通过USB3.0接口进行传输。本文在最后对高速采集电路进行了整体测试,给出了实验结果,并结合实际电路焊接测试过程中遇到的问题和最终的解决方法对电路焊接调试的方法步骤作了总结。