以某高速实时频谱仪为应用背景，论述了5 Gsps采样率的高速数据采集系统的构成和设计要点，着重分析了采集系统的关键部分高速ADC（analog to digital，模数转换器）的设计、系统采样时钟设计、模数混合信号完整性设计、电磁兼容性设计和基于总线和接口标准（PCI Express）的数据传输和处理软件设计。在实现了系统硬件的基础上，采用Xilinx公司ISE软件的在线逻辑分析仪（ChipScope Pro）测试了ADC和采样时钟的性能，实测表明整体指标达到设计要求。给出上位机对采集数据进行处理的结果，表明系统实现了数据的实时采集存储功能。