逐次逼近式A/D转换器的原理如图所示。它由逐次逼近寄存器、D/A转换器、比较器和缓冲寄存器等组成。当启动信号由高电平变为低电平时，逐次逼近寄存器清0，这时，D/A转换器输出电压Uo也为0。当启动信号变为高电平时，转换开始，同时，逐次逼近寄存器进行计数。
逐次逼近式寄存器工作时与普通计数器不同，它不是从低位往高位逐一进行计数和进位，而是从最高位开始，通过设置试探值来进行计数的。具体讲，在第一个时钟脉冲到来时，控制电路把最高位送到逐次逼近寄存器，使它的输出为10000000，这个输出数字一出现，D/A转换器的输出电压Uo就成为满量程值的128/255。这时，若Uo>U
i，则作为比较器的运算放大器的输出就成为低电平，控制电路据此清除逐次逼近寄存器中的最高位；若Uo≤ U
i，则比较器输出高电平，控制电路使最高位的1保留下来。
若最高位被保留下来，则逐次逼近寄存器的内容为10000000，下一个时钟脉冲使次低位D6为1。于是，逐次逼近寄存器的值为11000000，D/A转换器的输出电压Uo到达满量程值的192/255。此后，若Uo>U
i，则比较器输出为低电平，从而使次高位复位；若Uo< U
i，则比较器输出为高电平，从而保留次高位为1……。重复上述过程，经过N次比较以后，逐次逼近式寄存器中得到的值就是转换后的数值。
