随着通信数据量的不断增多,人们对通信系统的要求不断提高,具有高速率、大容量和长距离传输等优点的光纤通信成为了现今高速传输网络的最主要的传输手段之一。时钟数据恢复电路,承担着光纤通信传输系统时钟的恢复与数据的再定时输出,制约着光纤传输系统的速度和传输质量,成为了现今科学家及工程师们研究的重点与热点。本文主要研究应用于超高速光纤通信系统中的时钟数据恢复电路,采用“自顶向下”的设计流程。首先,研究了现有不同结构的时钟数据恢复电路,并对这些结构进行了总结与对比,最终采用了模拟锁相环结构的时钟数据恢复电路;其次,深入研究了时钟数据恢复电路的各个模块,基于非线性的Alexander鉴相器,LC型振荡器,二阶环路滤波器进行了系统级设计与仿真,并给出了恢复出的数据的眼图,验证了系统的正确性;最后,设计单元电路并进行了仿真。本文的研究重点是时钟数据恢复电路的电路设计,详细介绍了改进的Alexander鉴相器,LC振荡器,输出接口电路以及应用在超高速系统中的特殊结构电路等子电路的设计过程,最终给出了电路的仿真结果并进行了分析。在前面研究的基础上,在SMIC 90nm Mixed Signal LowLeakage & RF 1.2/1.8/3.3V (1P2M~1P9M)工艺下,Matlab,Hspice和SpectreRF对电路进行了设计与仿真。仿真结果表明,传输数据采用长度为27-1的10Gbps传输速率的NRZ伪随机数据情况下,单元电路均能达到系统设计的要求,系统能够实现锁定,并恢复出10Gbps的系统时钟,且具有较小的抖动为9pspp,再定时输出了数据,仿真结果表明本设计达到既定的要求。