I/O带宽的需求驱动着传统的并行总线向高速串行总线的过渡,作为高速串行总线的典型应用,对PCI Express的研究正在不断发展。与锁相环相比,时钟数据恢复电路(Clock Data Recovery,CDR)的输入为高速随机数据,并且全部电路都工作于高速状态,使得时钟数据恢复电路的设计变得非常复杂;同时,时钟数据恢复电路也是PCI Express中最关键的部分,其带宽直接决定了整个系统的性能。本文对PCI Express的体系结构、CDR的小信号特性以及瞬态特性、CDR的相关理论和设计技术进行了深入的研究。在理论分析的基础上,设计并实现了一款面向PCI Express应用的数据速率为2.5Gbps的时钟数据恢复电路。本文的创新之处和研究成果主要包括:1.采用全定制设计方法实现了一款面向PCI Express应用的数据速率为2.5Gbps的时钟数据恢复电路,版图数据的Hspice模拟结果表明,该设计功能正确,能够很好地满足PCI Express协议对时钟数据恢复的要求。2.针对传统电荷泵电路的缺点,设计了一款改进型的电荷泵电路,较好地解决了传统电荷泵电路中存在的电流过冲问题。3.优化设计并实现了一款差分振荡器电路,该电路具有线性度高、占空比好、抖动低以及控制电压范围宽的特点。4.对高速数模混合时钟数据恢复电路的版图设计技术进行了研究,对模拟电路版图做了精心的匹配设计和保护,避免了各种噪声的干扰,版图后模拟显示达到了良好的效果。