11.13 : Spannungsverdopplerschaltung

Eine Spannungsverdopplerschaltung integriert zwei Hauptkomponenten: einen Klemmabschnitt und einen Gleichrichterabschnitt. Der Klemmabschnitt besteht aus einem Kondensator (C_1) und einer Diode (D_1), während der Gleichrichterabschnitt mit einer weiteren Diode (D_2) und einem Kondensator (C_2) ausgestattet ist. Diese Schaltung erzeugt eine Ausgangsspannung mit der doppelten Amplitude der sinusförmigen Eingangsspannung.

Die Schaltung beginnt zu arbeiten, wenn eine sinusförmige Eingangsspannung in den Klemmabschnitt eingeführt wird. Unter idealen Bedingungen gibt dieser Abschnitt eine Spannungswellenform über die Diode D_1 aus, wodurch die positiven Spitzen effektiv auf null Volt geklemmt werden und die negative Spitze eine Stärke erreichen kann, die doppelt so groß ist wie die Amplitude der sinusförmigen Eingangsspannung. Diese transformierte Wellenform aus dem Klemmabschnitt wird dann in den Gleichrichterabschnitt eingespeist. Hier findet eine bemerkenswerte Transformation statt, die eine Gleichspannung über den Kondensator C_2 erzeugt. Diese Spannung entspricht der doppelten Amplitude des ursprünglichen sinusförmigen Eingangssignals und erzeugt den Verdopplungseffekt, der der Schaltung ihren Namen gibt und ihre Hauptfunktion kennzeichnet.

Das Prinzip des Spannungsverdopplers beschränkt sich nicht nur auf die Verdoppelung, sondern kann auch angepasst werden, um die Eingangsspannung mit höheren Faktoren zu multiplizieren und so den Anwendungsbereich zu erweitern. Spannungsverdoppler sind in verschiedenen Bereichen von zentraler Bedeutung. Sie werden in wissenschaftlichen Instrumenten verwendet, verbessern Signalverarbeitungstechniken und dienen als wesentliche Komponenten in DC-DC-Wandlern in zahlreichen elektronischen Geräten. Diese Fähigkeit, die Spannung effizient zu verdoppeln, macht die Spannungsverdopplerschaltung zu einem Eckpfeiler in elektronischem Design und Anwendung.