В предлагаемом устройстве (см. схему на рисунке) использовано необычное соединение элементов двух микросхем КМОП. На первой из них - DD1 - собран генератор импульсов, работающий на частоте около 60 кГц. Его выходной сигнал умощнен параллельным соединением инверторов DD1.3 и DD1.4. Все элементы микросхемы DD2 также включены параллельно. Их входы и выходы подсоединены соответственно к входам и выходам инверторов DD1.3 и DD1.4 через конденсаторы С2 и C3. Плюсовой вывод питания DD2 подключен к минусовому DD1, а между выводами питания DD2 установлен конденсатор С5.

При подаче входного напряжения в генераторе возбуждаются колебания. Через конденсатор C3 они поступают на выходы инверторов DD2.1-DD2.4. Имеющиеся здесь защитные диоды образуют выпрямитель с удвоением напряжения, заряжающий конденсатор С5 до напряжения, меньшего, чем входное, на величину падения напряжения на двух диодах. Аналогично действует и выпрямитель из защитных диодов, установленных на входах элементов DD2.

С появлением напряжения питания элементы микросхемы DD2 начинают работать как обычные инверторы. При низком логическом уровне на входах DD1.3, DD1.4 и DD2.1-DD2.4 их выходы через оконечные транзисторы p-типа соединены с выводами 14, благодаря чему конденсатор C3 заряжается до входного напряжения. Когда же логический уровень высокий, выходы инверторов через транзисторы n-типа соединены с выводами 7. Конденсатор C3 подключен параллельно С5 и передает ему свой заряд. Через некоторое время С5 заряжается до напряжения, повторяющего входное с большой точностью.

Результаты экспериментальной проверки устройства приведены в таблице. Здесь UВХ - входное напряжение, kП - коэффициент передачи, RВЫХ - выходное сопротивление.

В преобразователе можно применить практически любые микросхемы КМОП, имеющие в своем составе инверторы. Следует, однако, учесть, что в микросхемах серии К176 и в К561ЛН2 во входных цепях только один защитный диод, поэтому при использовании их в качестве DD2 между входами инверторов и ее плюсовым выводом питания необходимо включить любой маломощный кремниевый диод (анодом - к входам). В принципе, в качестве инверторов DD1.3, DD1.4 и DD2.1-DD2.4 допустимо использовать по одному инвертору. На коэффициент передачи устройства это не повлияет, но его выходное сопротивление возрастет.

Если вывод 7 DD2 соединить с выводом 14 DD1, а вывод 14 DD2 использовать в качестве выходного, получится точный удвоитель напряжения.

Автор: С.Алексеев, г.Москва