數字相位計其原理是基于時間間隔測量法，通過相位-時間轉換器，將相位差 為ψ的兩個信號（分別稱參考信號和被測信號）轉換成一定的時間間隔τ的起始和停止脈沖。然后用電子計數器測量其時間間隔。如果讓電子計數器的時鐘脈沖頻率倍乘36*10n （n為正整數），電路由常用 CMOS異或門74HＣ86和CMOS四比較器LM124組成。LM124中的A1B，A1C為輸入信號的過0檢測 器。

為了保護LM124集成塊，用四只二極管（VD1-VD4）將比較器同相輸入端的信號對地鉗位，即把同相輸入信號的幅值限制在二極管的正負管壓降之內。異或門74HＣ86的U2A，U2B為緩沖器（當開關S1斷開時）。電阻R10，R11接到U2A，U2B的輸入端，這兩個緩沖器的輸出驅動另外兩個并接的異或門U2C和U2D，并聯的目的是為了減小輸出阻抗。在U2C和U2D的輸出端，電阻R4，R5，RP1和電容C1構成分壓器和低通濾波器，對輸出信號分別進行標定和濾波。由于U2C和U2的輸出時一個正脈沖，它與Uia和Uib兩路輸入信號的過0時間差成反比例，所以C1兩端的平均電壓也與兩端輸入信號的相位差成比例則顯示值即為以度為單位的相位差值，其簡單原理如圖所示。

也可以用相位—頻率轉換器，把兩信號之間的相位差變成頻率，用電子計量器測量。此外可采用相位-電壓轉換器，把相位轉換為電壓，用電壓表測量。