核磁共振波谱仪是利用不同元素原子核性质的差异分析物质的磁学式分析仪器，广泛用于化合物的结构测定、定量分析和医学研究等方面。商用的核磁共振波谱仪虽然功能强大，但体积过大，价格过高限制了其在要求轻便灵活的场合中的应用。随着芯片的高度集成化和功能多样化，仪器设备也朝着小型化发展，无论是商用还是教学科研等场合对小型化核磁共振谱仪的需求也将越来越大。　　本文以国家自然科学基金“基于电化学——核磁共振联用系统的研制及其应用”为课题背景，以核磁共振波谱仪的小型化为目标，提出一种小型化NMR波谱仪的方案，并着重对控制台核心板FPGA系统的硬件电路进行设计。　　核心板FPGA系统以FPGA芯片为核心，包含了时钟模块，DDR2内存模块，配置芯片模块，FLASH存储模块，复位模块，以及串口、网络接口和JTAG接口等外围接口模块。　　由于该核心板涉及较多高速信号，所以在PCB的设计时，必须按照高速数字系统的设计方法来进行设计。本文首先对高速电路方面的理论进行了介绍，包括传输线理论、高速电路中信号完整性、电源完整性、电磁兼容性的危害以及解决措施等内容。在PCB的设计时，采用14层板设计，重点介绍了层叠结构设计，阻抗匹配，电源和地平面分割，布局布线等方面的设计。设计时，利用IBIS模型，采用HyperLynx软件仿真的方法对反射和串扰等信号完整性问题进行分析，由仿真结果来分析指导PCB布局布线设计。除此之外，本文还介绍了FPGA的开发工具，硬件描述语言以及脉冲发射模块的设计。文章最后介绍对硬件的调试。　　在核心板的硬件调试中，已测试过的各个模块均符合设计要求，利用FPGA芯片为主控芯片的控制台核心板减小了硬件电路体积，降低了功耗，便于实现小型化。另外，通过核心板上的排针连接器可方便与控制台的其它单板进行连接，实现核心板对控制台各个功能模块的控制与协调。