下图给出了一个简单脉宽调制器电路的原理图。
脉宽调制器电路产生一个用于指令转换器功率管导通和关断的逻辑信号δ(t)。该逻辑信号δ(t)是周期性的，其频率为fs，占空比为d(t)。脉宽调制器的输入是一个模拟控制信号vc(t)。脉宽调制器的作用是产生一个与模拟控制信号vc(t)成比例的占空比d(t)。一个锯齿波发生器产生如下图所示的锯齿波电压波形vsaw(t)。
产生的锯齿波的峰峰值为VM。转换器的开关频率fs由锯齿波决定，并等于vsaw(t)的频率。模拟信号比较器将模拟信号vc(t)与信号vsaw(t)进行比较，当vc(t)> vsaw(t)时，比较器产生高电平，否则产生低电平，产生的逻辑波形如下所示。
若锯齿波vsaw(t)的最小值为零，则当vc(t)≤0时，占空比为零。当vc(t)≥VM时，占空比为1。如果在一个给定的开关周期内，锯齿波vsaw(t)关于时间t线性变化，则对于0≤vc(t)≤VM，占空比d将会是vc的线性函数。因此，可以写成：
该方程描述了脉宽调制器的输入输出特性。结合扰动和线性化转换器模型，可得：
联立上三式，可得：
表示上的框图如下图所示。
脉宽调制器线性增益为1/VM。将上式两边的相似项相等，可以得到：
因此在实际应用中，由Vc来确定占空比的静态值。
上图的脉宽调制器模型对于几乎所有应用都足够精确。然而，应该指出的是，脉宽调制器也引入了波形采样。虽然模拟输入信号vc(t)是时间的连续函数，但在每一个开关周期内，占空比只能有一个离散值。因此脉宽调制器对波形采样，采样速度与开关频率fs相等。一个更加精确的调制器框图如下所示。
在小信号意义上，脉宽调制器的采样发生在PWM信号的调制边缘。例如，在前述波形的后沿PWM中，采样瞬间与PWM输出信号δ(t)的下降沿重合。这在采样数据动态模型的发展中具有重要意义，其中转换器对占空比扰动的响应被建模为等效保持。脉宽调制变换器的采样数据特性在DCM变换器高频模型的开发中得到了充分的考虑。此外，当控制器实现数字化时，PWM采样效应对于识别转换器周围控制回路中的延迟非常重要。在实际操作中，PWM采样将交流变化的有用频率限制为远小于开关频率的值。设计者必须确保控制系统的带宽足够小于奈奎斯特速率fs/2。控制信号vc(t)的显著高频变化也可以改变脉宽调制器的行为。一个常见的例子是当vc(t)包含由反馈回路引入的开关纹波时。但通常最好避免vc(t)包含开关频率或更高的重要分量的情况，因为此类系统的脉宽调制器表现出较差的抗噪性。