当前,通讯数据量的指数级别增长使得高速数据通信系统成为通信领域的研究热点;应用于航空、航天和核能等行业的电子系统,将会面对恶劣的辐射环境,作为其核心组成部分的集成电路必须采取抗辐射加固措施,从而保障工作在极端条件下的电子系统的可靠性和稳定性;高速高性能的模拟电路/数字模拟混合电路对于各类辐射效应比较敏感,且没有通用的抗辐射加固设计技术,因而成为研究抗辐射集成电路的重中之重。时钟和数据恢复电路是高速串行通信系统接收器中最为重要的子电路之一,是高速串行通信系统向更高的工作速率发展的瓶颈,同时也是研究抗辐射高速串行通信系统的重点。在调研国内外时钟和数据恢复电路研究的基础上,结合已有的抗辐射加固设计技术和电路分析,着重研究了基于相位插值结构的时钟和数据恢复电路的电路实现和抗辐射加固方案,并且基于65nm标准CMOS工艺设计了一款基于相位插值结构的时钟和数据恢复电路。主要进行了如下的研究工作:(1)详细分析了时钟和数据恢复电路的基本原理、主要结构和性能衡量指标,通过分析对比,选择基于相位插值结构的时钟和数据恢电路作为主要研究对象;然后着重研究了相位插值器的基本原理和实现方式,选择通过负载电阻将电流信号转换为电压信号的方案实现相位插值器;最后对基于相位插值结构的时钟和数据恢复电路进行Z域模型分析,为后续电路分析和设计奠定理论基础;(2)详细分析了单粒子瞬态效应对基于相位插值结构的时钟和数据恢复电路的影响。基于相位插值结构的时钟和数据恢复电路包含频率跟踪环路和相位跟踪环路,本论文主要提出了相位跟踪环路的加固方案,重点研究了相位插值器的加固方法:包括加固数字控制电路、在功耗允许的范围内增大尾电流和加固偏置电路三个方面;(3)基于65nm标准CMOS工艺,设计了一款基于相位插值结构的时钟和数据恢复电路。单粒子瞬态效应敏感性验证结果表明:通过加固时钟和数据恢复电路中的数字电路,可以避免相位插值器控制字产生错误;通过合理的设置相位插值器中尾电流的大小(在功耗允许的范围内,尽量大),可以抑制单粒子瞬态效应对相位插值器的影响;通过加固相位插值器的偏置电路,可以使得单粒子瞬态效应对相位插值器的影响尽快减小。电学性能验证结果表明:设计的时钟和数据恢复电路最高数据速率可以达到2.5Gbps,恢复时钟(采样时钟)的抖动小于65ps,满足设计指标要求。