随着社会的飞速发展,高速数据采集技术被广泛应用于核爆检测、软件无线电、5G通信、医疗仪器等领域。然而,高速模数转换器（Analog to Digital Converter,ADC）作为高速采集系统的关键器件被西方国家严格管控,禁止出口中国。因此,只能选择相对低速的国产ADC实现高速采集功能。时间交替采样技术的提出,突破了单片ADC采样率和精度之间的瓶颈,为解决上述问题提供了思路。但是,在应用过程中各通道之间的偏置、增益以及采样时间失配问题,严重影响了系统的工作性能。首先,针对通道间的失配问题,研究了三种失配的产生机理。从数学上推导了失配与通道数目、采样率之间的关系,建立了相应的误差模型,为硬件系统设计和时间误差校准算法提供了参考依据。然后,针对硬件电路中的模拟信号、模拟器件、阻抗匹配等引入的不同程度的噪声问题,建立了系统电源网络的数学模型,求得整个电源网络的目标阻抗。随后,利用去耦电容器件在高频时的低阻抗特性,通过计算与仿真求出芯片引脚端的去耦电容值来降低电源网络上的阻抗。同时对单端转差分电路和低抖动高速时钟电路等内容的设计,保证了模拟信号链路的质量。最后,在研究国内外现有理论方法后,将校准方案分为估计和校准两个方面。针对时间误差对系统性能影响最大的问题,提出了基于一阶统计量的时间误差自适应估计算法,不需要参考信号的输入就可以实现误差的估计。同时针对现有的四通道TIADC系统结构提出了时间误差估计策略,对偶数通道数目可以更快的得到通道的时间误差估计结果。其次,结合拉格朗日插值的Farrow延时滤波器对时间误差进行校正,通过将传统滤波器结构改进为并行Farrow延时滤波器,不需要改变滤波器的结构和系数,通过分时原理实现并行操作,减少了硬件资源消耗。仿真与测试结果表明系统数据采集功能正常,误差校正算法能够对时间失配误差进行精确估计,有效地抑制杂散分量,提高系统的动态性能,验证了设计的可行性和算法的有效性。