A/D轉換器的基本操作請參見下方A/D轉換器實例。

A/D轉換器在離散周期內切出模擬信號的幅度，變換為用符號表示的數字信號。A/D轉換了的數字信號位數叫做分辨率（這個情況下是3bit），最高位叫做MSB(Most Significant Bit)，最低位叫做LSB(Least Significant Bit)。

下方的圖片展示了模擬信號（輸入）和數字信號（輸出）的關系。作為數字信號差，可識別的模擬信號最小振幅是最小分辨率(=1LSB)，在模擬信號和數字信號之間產生的誤差叫做量化誤差。

另外，第一個數字信號變化點(000→001)的0.5LSB下叫做零刻度，最后一個數字信號變化點(110→111）的0.5LSB上叫做滿量程，從零刻度到滿量程的這個區間叫滿量程范圍。

以下是模擬信號通過"采樣→量化→編碼"變換為數字信號的一系列步驟。

采樣(Sampling)

在離散周期（采樣周期：TS）內切出連續的模擬信號振幅值
<采樣周期：Ts＝1/(采樣頻率:Fs)>
進行采樣的電路叫做采樣和保持電路(簡稱S&H電路)

量化(Quantization)

在離散周期內切出的振幅值近似于離散振幅值。
<量化誤差：(采樣值)－(量化值)>

編碼(Coding)

離散振幅用"0"和"1"這兩個值來表示轉換的代碼。
轉換了代碼的電路叫做編碼器(Encoder)。