Eine Schaltung zur Takt- und Datenwiederherstellung wird in seriellen Hochgeschwindigkeitssystemen verwendet, in denen ein Takt nicht getrennt von den Daten übertragen wird (als sogenannter weitergeleiteter Takt), sondern in den seriellen Datenstrom eingebettet ist, der lediglich aus einer zufälligen Abfolge binärer Einsen und Nullen besteht. Der Takt wird dann mit Hilfe einer Schaltung zur Takt- und Datenwiederherstellung aus dem Datenstrom extrahiert. Die Daten werden abgetastet, gesliced und neu getaktet. Dieser Schritt wird in der Schaltung als Datenwiederherstellung bezeichnet.

Eine Schaltung zur Takt- und Datenwiederherstellung ist in den Empfänger integriert, in dem der Datenstrom bzw. die Signale verstärkt, gefiltert und entzerrt werden. Eine Slicer-Schaltung teilt den Datenstrom dann unter Verwendung einer exakt generierten Frequenz in Abschnitte. Eine Phasenregelschleife (PLL) wird verwendet, um die Frequenz des in den Datenstrom eingebetteten Takts zu sichern. Dieser eingebettete Takt dient als Referenztakt für die PLL. Die PLL wird verwendet, um wieder einen Takt zu erzeugen, der die Phasenlage des Referenztakts aufweist. Die zwei Phasen des Referenztakts und des neu erzeugten Takts werden von der PLL abgeglichen. Der wiederhergestellte Takt wird anschließend verwendet, um die empfangenen Daten wiederherzustellen.

PLLs kommen in CDR-Schaltungen häufig zum Einsatz. Andere Oszillatortypen können jedoch ebenfalls verwendet werden. Die Wahl hängt dabei häufig von den Abwägungen für die einzelnen Design- und Leistungsanforderungen der CDR-Schaltung ab.

Die CDR-Schaltung hat den Takt von den Daten getrennt. Beides kann nun in anderen Abschnitten der digitalen Schaltung und Logik wie vorgesehen verwendet werden.