Bir voltaj çiftleyici devresi iki ana bileşeni birleştirir: bir sıkıştırma bölümü ve bir redresör bölümü. Sıkıştırma bölümü bir kapasitör (C_1) ve bir diyottan (D_1) oluşurken doğrultucu bölümü başka bir diyot (D_2) ve kapasitör (C_2) ile donatılmıştır. Bu devre sinüzoidal giriş voltajının genliğinin iki katı olan bir çıkış voltajı üretir.

Devre, kenetleme bölümüne sinüzoidal bir giriş verildiğinde çalışmaya başlar. İdeal koşullar altında, bu bölüm D_1 diyotu boyunca bir voltaj dalga biçimi üretir, pozitif tepe noktalarını sıfır voltta etkili bir şekilde sıkıştırır ve negatif tepe noktasının sinüzoidal giriş genliğinin iki katı bir büyüklüğe ulaşmasına izin verir. Bu dönüştürülmüş dalga şekli kenetleme bölümünden doğrultucu bölümüne beslenir. Burada dikkat çekici bir dönüşüm meydana gelir ve C_2 kapasitörü boyunca bir DC voltajı oluşur. Bu voltaj, devreye adını veren ve birincil işlevini işaretleyen iki katlama etkisini sağlayarak başlangıçtaki sinüzoidal girişin genliğini iki kat yansıtır.

Gerilim katlayıcının arkasındaki prensip sadece iki katına çıkarmakla sınırlı değildir, aynı zamanda giriş gerilimini daha yüksek faktörlerle çarparak uygulama kapsamını genişletecek şekilde de uyarlanabilir. Gerilim katlayıcılar çeşitli alanlarda çok önemlidir; bilimsel araçlarda kullanım alanı bulur, sinyal işleme tekniklerini geliştirir ve çok sayıda elektronik cihazdaki DC-DC dönüştürücülerde temel bileşenler olarak hizmet eder. Gerilimi verimli bir şekilde iki katına çıkarma yeteneği, gerilim çiftleyici devresini elektronik tasarım ve uygulamada temel taşı haline getirir.