時分交換的概念主要有：
①脈沖抽樣。根據抽樣定律，不論連續信號或非連續信號，均可周期性地抽樣，用抽樣脈沖傳送原有信息。抽樣脈沖的頻率為信號最高傳輸頻率的兩倍以上，對於音頻信號，抽樣頻率為8kHz（抽樣周期125μs）已足夠，抽樣脈沖信號可以恢復為原信號。進行時分交換的信號首先要抽樣。
②脈幅調制和脈碼調制。抽樣脈沖幅度隨著信號幅度的變化而變化稱脈幅調制（PAM）。脈幅調制的信號經低通濾波器即可以恢復原信號。采用脈幅調制信號的時分交換稱脈幅時分交換。如果將脈幅信號經過編碼器變為二進制碼，則稱為脈碼調制。例如7位二進制碼可以代表127個等級幅度，足以代表幅度的變化。脈碼信號在接收端經過譯碼器將二進制碼恢復為脈沖幅度信號，最後經低通濾波器恢復為模擬信號，采用脈碼調制的時分交換機稱為脈碼時分交換機或數字時分交換機。其他方式的脈沖調制（例如脈寬調制）在時分交換機中很少采用。
③時分復用。話音的周期為125μs，可傳遞多路信號，每路占據壹時隙。例如32路PCM（30路話路和2路用於同步和復幀信號）。抽樣周期內傳送256bit。時分交換中廣泛采用同步信號，同步信號使時鐘保持正確同步，時鐘用來激勵各電路以抽取必要的信號。
④時分交換。由於電子電路的單向性，時分交換不像空分那樣可以二線交換，必須四線交換。圖1（a）表示用戶A的信號交換到用戶B，用戶信號已經時分復用。每壹用戶在固定時隙上發送，也在該時隙上接收。圖中用戶A的信號位於時隙1，發送後進入時隙交換電路，在用戶B的接收端，A的信號已移動到時隙2，B用戶在時隙2位置接收。同理，B的發送信號位於時隙2，經時隙交換後，到達A處時已移動到時隙1為A所接受。可見時分交換的要點在於時隙位置的交換，交換的控制顯然是由主叫撥號所決定。圖1（b）說明了時隙交換原理。為了實現時隙交換，必須設話音存儲器。在抽樣周期內有n個時隙分別存入n個存儲器單元中。輸入按時隙次序順序存入。如果輸出端按特定的次序讀出，即可改變時隙的次序。圖中交換控制信息收集主叫撥號信息，由軟件存入控制信息存儲器。該存儲器記錄讀出時隙的次序，例如信號B的時隙應交換到A，則B在A的時隙處讀出。因此，由控倒存儲器控制話音存儲器的讀出次序。輸出時隙已達到時隙交換的要求。以上控制是加於輸出端，如果加於輸入端，即輸入時按交換的要求存入信息，輸出時順序取出信號，也能達到交換目的。不論何種方式均須有話音存儲器和控制信息存儲器。