AD轉換器（模擬數字轉換器）的工作原理涉及將連續的模擬信號轉換為離散的數位訊號。這一過程通常包括四個步驟：取樣、保持、量化和編碼。
取樣：AD轉換器首先對輸入的模擬信號進行採樣，這是按照規定的時間間隔進行的。
保持：採樣後，模擬信號的值被保持不變，以便進行下一步的轉換。
量化：接著，模擬信號的值被近似為與其最接近的數字值。這一步通過與一系列標準的數位訊號進行比較來實現，數位訊號逐次收斂，直到兩種信號相等為止。
編碼：最後，量化的結果被轉換成二進制或其他數字格式。
AD轉換器有多種類型，包括直接轉換、間接轉換、高速、高精度、超高速等，以及逐次逼近法、雙積分法、電壓頻率轉換法等不同的工作原理。例如，積分型AD轉換器將輸入電壓轉換成時間（脈衝寬度信號）或頻率（脈衝頻率），然後通過定時器/計數器獲得數字值。逐次比較型AD轉換器則通過比較器和DA轉換器逐位比較輸入電壓與內置DA轉換器輸出的電壓，經過多次比較後輸出數字值。並行比較型或串並行比較型AD轉換器則通過多個比較器在一次或多次比較中完成轉換，適用於需要極高轉換速率的場合。
AD轉換器的套用非常廣泛，它們不僅用於將物理量如溫度、壓力、聲音或圖像轉換成數位訊號，以便於存儲、處理和傳輸，還構成了從感測器探測到信號處理的完整信號鏈的一部分。