随着科学技术的发展，数据采集系统已成为信号与信息处理系统中不可缺少的重要组成部分，而高速数据采集技术也应用到越来越多的领域。本文选取现代电子测量仪器中的数字示波器作为研究对象，研究分析了数字示波器中常用的数据采集技术，并将这些技术成功应用于数字荧光示波器的开发中。　　 数字示波器经历了由数字存储示波器(DSO，Digital Storage Oscilloscope)到数字荧光示波器(DPO，Digital Phosphor Oscilloscope)的发展过程。论文研究分析了数字示波器中实时采样与等效采样两种不同的数据采集技术的原理与实现方法，重点讨论了随机采样技术在数字荧光示波器中的实现方法。并对高速串行信号的采集技术进行了研究，为高速串行信号的眼图与抖动分析奠定基础。　　 本文的组织结构如下：　　 首先讨论了数据采集的量化理论及A/D转换噪声分析，并分析了采样时钟的抖动对数据采集系统的影响。　　 随后讨论了实时采样技术与等效采样技术的原理与实现方法，重点分析了利用随机采样技术进行数据采集的原理，并利用FPGA做控制与处理，实现了数字荧光示波器中的随机采样技术。　　 针对日益广泛应用的高速串行信号，本文基于全数字锁相环技术实现了一种实时时钟恢复电路，为高速串行信号的采集眼图及抖动分析奠定基础。　　 最后，在以上理论分析的基础之上，详细介绍了数据采集系统的硬件设计，并根据DPO系统的要求，设计并实现了一套最高实时采样速率可达2GSPS、等效采样速率达50GSPS的高速数据采集系统。该数据采集系统已成功应用于开发的数字荧光示波器样机中，其功能与指标达到了数字荧光示波器系统的要求。