纳米通道单分子检测技术的原理是利用单个分子在电场力的驱动下,对穿过具有纳米尺寸的通道时产生的微弱离子电流(pA级)进行分析,实现对分子个体行为的解读。为了获取这些离子电流信息,需要设计高性能、低噪声的数据采集系统将大量数据采集转换后存储。本文设计的基于FPGA与USB2.0架构的数据采集系统,连接了计算机和前置放大器,实现了对外围设备的数据采样和命令控制。针对离子电流信号小(pA级)而快(us级)的特点,选用AD7685和AD5547芯片,设计了相应信号调理电路用于低通滤波和电压转换,使系统具有0.3pA的电流分辨率,并能够与前置放大器±10V接口兼容；基于纳米通道检测系统低噪声的要求,采用数字隔离器件,进行合理的电源设计和布局；采用FPGA技术实现逻辑控制,使系统具有采样与输出同步、参数在线配置和多通道数据的采集与输出等功能；考虑与计算机之间实现实时、高速、方便的数据传输,采用USB2.0技术与计算机通信。同时为了方便设计与维护,将控制逻辑划分为系统配置模块、ADC控制模块、DAC控制模块和数据传输控制模块等四个子系统设计,并对USB芯片FX2LP的固件设计进行研究。在本文最后,进行了系统测试,其中功能测试结果表明系统采样和电压输出功能正常,且该系统引入的噪声低至1mV(对离子电流测量影响为1pA),满足低噪声设计需求。而动态测试表明,系统能够正常记录数据。对实验中记录的数据进行分析时,由于信号源噪声对数据分析造成很大干扰,故采用小波去噪方法对信号进行处理,并得到了预期的去噪效果。