¿Cómo crear un circuito duplicador de frecuencia usando solo flip-flops/elementos digitales?

Los dobladores son posibles usando circuitos digitales, el siguiente diagrama es un ejemplo. El problema es que depende de los retrasos de propagación en las cadenas de retraso para generar la frecuencia duplicada. Esto significa que no obtiene un ciclo de trabajo garantizado, variará según la longitud de su cadena. El reloj probablemente también estará bastante nervioso.

De hecho, dicho circuito probablemente funcionaría como un duplicador de frecuencia incluso sin el registro, con solo el reloj de entrada conectado directamente a la cadena de retardo.

No precisamente. Necesita algún tipo de circuito analógico para hacer esto. Un PLL es generalmente la solución adecuada en este caso. La idea es usar un oscilador controlado por voltaje para generar una nueva frecuencia que tenga una relación matemática precisa con la frecuencia de referencia. Hay algunas otras técnicas que involucran retrasos (posiblemente circuitos RC o cadenas de inversores) y puertas XOR, pero no siempre son factibles o confiables. También se basan en que el ciclo de trabajo del reloj de entrada está muy cerca del 50% y pueden producir salidas con un ciclo de trabajo inconsistente o dependiente de la frecuencia.