本发明公开了一种大动态范围信号采集装置，在高速ADC动态范围有限的情况下，通过多个通道对同一信号进行不同增益的放大，并由多个ADC对信号进行同步采样，然后在多路采样数据中，按帧选取不失真且放大倍数最大的数据帧进行还原和拼合(重建)来提高信号采集的动态范围以及采样实时性，达到对高速大动态信号的采集，这样，在兼顾系统采样率和动态范围的同时，极大的减小采集系统规模与ADC数量。