Измеряемое напряжение постоянного тока 
преобразуется во временной интервал, длительность которого определяется в результате заполнения его короткими счётными импульсами и подсчёта этих импульсов цифровым счетчиком. Счетчик показывает непосредственно величину измеряемого напряжения.
Структурная схема вольтметра и временные диаграммы работы приведены на рис.17. Напряжение измеряется циклами, задаваемыми устройством управления УУ.
В начальный момент времени t0 устройство УУ приводит схему в исходное состояние (обнуляет счетчик импульсов Сч, запускает генератор линейно - изменяющегося напряжения ГЛИН). В это же время УУ открывает временной селектор ВС и импульсы частотой f0 с генератора счетных импульсов ГСИ начинают поступать на счетчик импульсов Сч.
Измеряемое напряжение Uх подается на один из входов сравнивающего устройства СУ, на другой вход которого поступает линейно – изменяющееся напряжение Uглин. В момент времени t1 сравнивающее устройство зафиксирует равенство напряжений и закроет ВС. В момент времени t3 цикл измерения повторяется.
Количество счетных импульсов, прошедших через временной селектор ВС в цифровой счетчик Сч, будет определяться интервалом времени Тх = t1 - t0 и частотой f0, т.е. Nx=tx·f0. Результат измерения отображается соответствующим устройством отображения информации УОИ.
Как видно из приведенных временных диаграмм, погрешность рассматриваемого ЦВ существенно зависит от характеристик ГЛИН: его стабильности и линейности. Как правило, такие генераторы представляют собой интеграторы, построенные на основе операционных усилителей ОУ. При использовании высокостабильного источника опорного напряжения нелинейность Uглин может быть снижена до 10-4%.
Другими источниками погрешности ЦВ являются: нестабильность порога срабатывания и чувствительности СУ, нестабильность частоты 
ГСИ и погрешность дискретности (±1 младшего разряда счета). Основная погрешность ЦВ не превышает 0,1%, помехоустойчивость низкая, т.к. любая помеха вызывает изменение момента срабатывания СУ.
| f0 | Nx | |||||||||
 Ux
| ВУ | СУ | Тх | ВС | Сч | УОИ | ||||
| Uглин | f0 | |||||||||
| ГЛИН | ГСИ | |||||||||
| УУ | ||||||||||
0 t0 t1 t2 t3
fгси
ïïïïïïïïïïïïïïïïïïïïïïï
Uвс
Тх
ïïïïïï ïïïï
Nx
Рис.17.
