恒电位仪是一个负反馈放大--输出系统，与被保护物(如埋地管道)构成闭环调节，通过参比电极测量通电点电位，作为取样信号与控制信号进行比较，实现控制并调节极化电流输出，使通电点电位得以保持在设定的控制电位上。
恒电位仪的工作原理是将参比信号经阻抗变换后与控制电位加到比较放大器,经比较放大后,输出与误差成正比的信号。在仪器处于“自动”工作状态下,该信号加到移相触发器,移相触发器根据该信号电压的小,自动调整触发脉冲的产生时间,改变极化回路中可控硅的导通,从而改变输出电流、电压的大小,以至达到参比电位等于给定电位,这个过是在不断进行的。
当恒电位仪处于“自动”工作的状态时，给定信号(控制信号)和经阻抗变换器隔离后的参比信号一起送入比较放大器，经高精度、高稳定性的比较放大器进行比较放大，然后输出误差控制信号，将这个信号送入移相触发器，移相触发器再根据该信号的大小，自动调节脉冲的移相时间，通过脉冲变压器输出触发脉冲来调整极化回路中可控硅的导通角，改变输出电压、电流的大小，使得保护电位等于设定的给定电位，进一步实现恒电位保护。
当仪器工作在恒电位状态而因参比失效或者是其它故障致使仪器不能实现恒电位控制时，经一定时间延迟后，仪器确认采集到的信号实属恒电位失控的误差信号，就将自动转换为恒电流工作状态。恒电流给定信号和经阻抗变换后输出电流取样信号一起送入比较放大器，比较放大器输出误差控制信号通过移相触发器调整可控硅恒电位仪的导通角的大小使仪器的输出电流恒定在预先设定的电流值上。
