Принцип действия ЦВ заключается в сравнении измеряемого напряжения Ux с рядом образцовых напряжений U0i, значения которых с помощью цифрового кода меняются по определенному закону. В простейшем случае это может быть ступенчато- изменяющееся напряжение с некоторым шагом (например, U0i=1мВ).
В момент равенства сравниваемых напряжений, этот код (число) является цифровым эквивалентом измеряемого напряжения Ux.
Известно большое число разновидностей указанного метода. Они отличаются главным образом законом изменения образцовых напряжений U0i и способом организации ООС. В ЦВ обычно U0i изменяется по двоично-десятичному коду, а в АЦП – по двоичному, поэтому по окончании цикла сравнения
,
где n- число разрядов кода; q- напряжение, соответствующее единице младшего разряда; 
- коэффициент, равный 0 или 1 в зависимости от результата сравнения в каждом такте.
Как правило, ЦВ строятся на основе замкнутых систем со сравнением аналоговых величин. Функциональная схема такого ЦВ и диаграмма его работы приведены на рис.20.
   ВУ
| Ux | СУ | УУ | |
| U0i | Ni | ||
| Nx | ||||
 ИОН
| U0 | ЦАП | УОИ | |
| Nx= 010101 |
Напряжение Uх через входное устройство ВУ поступает на один из входов сравнивающего устройства СУ. На другой вход СУ по сигналам устройства управления УУ в соответствии с выбранным кодом с цифро-аналогового преобразователя ЦАП подаются напряжения U0i с источника образцового напряжения ИОН. Этот процесс продолжается до наступления равенства напряжений Uх= U0i.
Рассмотрим числовой пример (см. рисунок). Пусть входное напряжение Uх=21мВ, U0=32мВ, ЦАП – 6- разрядный.
Первый тактовый сигнал УУ приводит схему в исходное состояние и подает на цифровой вход ЦАП число Nх=100000. На выходе ЦАП появляется напряжение U01=32мВ. Это напряжение сравнивается с помощью СУ с измеряемым напряжением Ux. При U0i>Ux ("много") СУ выдает сигнал логической 1, при U0i<Ux ("мало")- логический 0.
При поступлении сигнала "1" УУ сбрасывает последний подключенный разряд ЦАП и подключает следующий. При поступлении "0"- последний разряд не сбрасывается и подключается следующий. Процедура получения кода Nх отображена на временной диаграмме.
Выходной сигнал СУ, зафиксированный УУ, является цифровым эквивалентом Ux, который индицируется с помощью устройства отображения информации УОИ.
Погрешности данного типа ЦВ определяются главным образом стабильностью напряжения ИОН, чувствительностью СУ и стабильностью его порога срабатывания, разрядностью и нелинейностью ЦАП.
Существует большое число ИС АЦП поразрядного уравновешивания. Это 12-разрядный КР572ПВ1, 8-разрядный микромощный К572ПВ3, быстродействующий 10-разрядный К1108ПВ1 и другие.
