Показания этих вольтметров пропорциональны усредненному значению измеряемого напряжения Uх за определенный интервал времени. Функциональная схема прибора и временные диаграммы работы приведены на рис.18.
Ин
УУ
t
t
ВС
t
Рис.18
В момент времени t0 устройство управления УУ приводит схему в исходное состояние: обнуляет цифровую часть и переводит ключ S в положение 1. Измеряемое напряжение Uх поступает на вход интегратора Ин, построенного на основе ОУ. Выходное напряжение интегратора U1(t) изменяется по линейному закону (с целью упрощения графиков будем считать, что U1(t) <0, а t0=0):
.
По окончании фиксированного (жестко заданного с помощью УУ) интервала времени 
устройство управления переведет ключ S в положение 2 и откроет временной селектор ВС. Счетные импульсы частотой f0 с генератора счетных импульсов ГСИ начнут поступать на счетчик СТ.
В момент времени t1 на выходе Ин будет присутствовать напряжение 
. С этого момента через ключ S на вход интегратора Ин начнет поступать опорное напряжение U0 с источника ИОН с полярностью, противоположной измеряемому напряжению (в данном случае U0>0). Напряжение U1(t) начнет падать по линейному закону
.
В момент времени t2 это напряжение достигнет нуля, что приведет к срабатыванию сравнивающего устройства СУ. Импульс СУ закроет временной селектор ВС и импульсы f0 перестанут поступать в счетчик СТ. Обозначив интервал времени 
и учитывая, что 
можно получить
.
Откуда 
. За время Тх на счетчик пройдет 
импульсов.
Обычно для формирования опорного интервала времени Т0 в УУ используется специальный счетчик объемом N0 в который поступают импульсы f0 с ГСИ. Интервал Т0 формируется при полном заполнении счетчика, когда в него поступит 
импульсов. Учитывая это, можно получить, что число импульсов в счетчике СТ
прямо пропорционально измеряемому напряжению Uх. Отсчет практически не зависит от RC параметров интегратора и опорной частоты f0. На него влияет лишь стабильность опорного напряжения U0, которая обеспечивается известными способами.
Рассмотренная схема является одной из наиболее перспективных для построения высокоточных ЦВ и АЦП. Существенным достоинством схемы является ее высокая помехозащищенность.
Если на входное напряжение постоянного тока Uх накладывается напряжение сетевой помехи Umsinwпt, то на выходе интегратора в первом такте будет присутствовать напряжение
.
Нетрудно видеть, что при выборе опорного интервала кратным периоду помехи, т.е. 
вторая часть интеграла будет равна нулю и помеха будет подавлена. Однако это условие приводит к существенному снижению быстродействия ЦВ, учитывая, что Тп=20ms.
Основными погрешностями ЦВ двухтактного интегрирования являются нестабильность источника опорного напряжения ИОН, погрешность дискретности, чувствительность и дрейф нуля СУ, нелинейность и дрейф интегратора Ин. Практически все они могут быть сведены к требуемому уровню при использовании третьего такта автокоррекции, смены направления интегрирования и т.д.
В настоящее время более 25% ЦВ является интегрирующими (Ф4801, В7–29,В7-40, Щ48000 и пр.). Точность приборов составляет 0,01 … 0,005, быстродействие 0,1 … 0,05с, подавление сетевой помехи К = 60 … 100 дБ.
Промышленностью выпускаются ИС АЦП данного типа с погрешностью преобразования 0,1-0,5% и выходными каскадами для управления 7-сегментными полупроводниковыми (К572ПВ2) и жидкокристаллическими (К572ПВ5) индикаторами.
