АЦП основан на методе двухтактного интегрирования. Его структурная схема показана на рис. П2.1.
Рис. П 2.1. Структурная схема ПНК.
Обозначения:
Г – генератор прямоугольных импульсов; УУ – устройство управления;
ИОН – источник опорного напряжения; СТ – счётчик импульсов;
& – логический элемент И-НЕ; КЛ1; КЛ2 – ключи; ИНТ – интегратор;
УС – устройство сравнения; ПК – преобразователь кода; ЦОУ – цифровое отсчётное устройство.
Цифрами в квадратиках обозначены сигналы в характерных точках схемы; эти же цифры проставлены на рис. П 2.2.
Работа начинается с приходом команды «пуск». Устройство управления УУ улавливает первый фронт сигнала 2 после фронта сигнала 1 (рис. П 2.2), который определяет начало 1го такта – момент t1. Управляющим сигналом 4 замыкается ключ КЛ1 и напряжение постоянного тока U поступает на интегратор ИНТ. Ключ КЛ2 при этом разомкнут. Пока что будем считать, что напряжение U только положительное. Интегратор инвертирующий, поэтому напряжение на его выходе линейно падает. Вместе с тем в момент t1 коротким импульсом 3 сбрасывается в исходное состояние счётчик импульсов СТ и он начинает считать фронты сигнала 6, который, начиная с момента t1 является инверсией сигнала 2. Через половину периода после того, как на счётчике образуется код заданного постоянного числа N1 (момент t2) устройство управления УУ заканчивает 1й такт и начинает 2й. Сигналом 4 размыкается КЛ1, а сигналом 8 замыкается КЛ2. При этом на интегратор от источни-
Рис. П 2.2. Временные диаграммы сигналов в характерных точках схемы рис. П 2.1.
ка опорного напряжения ИОН поступает отрицательное напряжение U0 и напряжение на выходе интегратора линейно возрастает. Вместе с тем в момент t2 короткий импульс сигнала 3 снова сбрасывает счётчик, и он по второму разу начинает считать фронты сигнала 6. В момент t3 выходное напряжение интегратора доходит до нуля. Это улавливает устройство сравнения УС – оно сравнивает это напряжение с нулевым потенциалом. Изменение сигнала 5 воспринимает УУ и оно сигналом 7 размыкает КЛ2. Кроме того, сигнал 5 через элемент & прекращает изменение сигнала 6. В момент t3 заканчивается 2й такт. К этому моменту на счётчике образовался код числа N2, выражающий результат преобразования. Преобразователь кода ПК преобразует этот код в другой, необходимый для управления цифровым отсчётным устройством ЦОУ.
Покажем, что число N2 пропорционально значению измеряемого напряжения U. На интервале 
напряжение на выходе интегратора
,
где τ– постоянная времени интегратора, а при 
соответственно
.
На интервале 
и при 
.
Отсюда 
. Из рис. П 2.2 очевидно, что
и 
,
откуда
и
,
где N1 = const и U0 = const.
Метод двухтактного интегрирования обеспечивает высокую помехозащищённость прибора. Доминирующие помехи обычно имеют частоту сети и её гармоник. В связи с этим длительность 1го такта интегрирования 
выбирается равной или кратной периоду сетевого напряжения (20 мс). В идеале при точном равенстве или кратности интеграл от синуса за время 1го такта равен нулю, т.е. помеха не отражается на показании прибора.
До сих пор мы считали, что измеряемое напряжение U > 0. В действительности АЦП биполярен: он работает и при U> 0 и при U < 0, причём во втором случае на ЦОУ перед цифрами появляется знак минус. Рис. П 2.3 поясняет принцип обеспечения биполярности.
Рис. П 2.3. Принцип обеспечения биполярности цифрового вольтметра:
а) фрагмент структурной схемы; б) временные диаграммы напряжения на выходе интегратора при обеих полярностях.
Если в 1м такте на выходе интегратора u < 0, то в момент t2 замыкается ключ КЛ2, а КЛ3 остаётся разомкнутым и всё происходит так, как было описано выше. Если же u > 0, то в момент t2 замыкается ключ КЛ3, а КЛ2 остаётся разомкнутым и на ЦОУ появляется знак минус.