Mạch cầu nối của TCD có bốn cảm biến nhiệt (điện trở) với thông số kỹ thuật giống hệt nhau được tích hợp vào máy dò. Hai trong số các cảm biến này được đặt trong mỗi hai cell chứaa mẫu, trong khi hai cảm biến còn lại được đặt trong hai cell tham chiếu. Cấu hình này tạo thành một mạch điện bao gồm hai điện trở thay đổi giống hệt nhau trong các cell mẫu và hai điện trở không đổi trong các cell tham chiếu.
Điện áp cầu ("E" trong Hình 1) và điện áp đầu ra ("V" trong Hình 1) do hàm đo trong mạch cầu thực sự nằm ở phần xử lý tín hiệu.
Khi nồng độ của khí mẫu được hút vào dao động của cell mẫu, độ dẫn nhiệt của khí trong cell thay đổi tương ứng. Do đó, nhiệt độ bề mặt của cảm biến nhiệt trong cell cũng bị ảnh hưởng. Thay đổi nhiệt độ trong cảm biến nhiệt được phát hiện là thay đổi điện trở. Vì cell tham chiếu chứa đầy nitơ (N2), điện trở được phát hiện trong cell tham chiếu luôn không đổi. Bằng cách kết hợp bốn điện trở này và xử lý tín hiệu, sự thay đổi nồng độ của khí mẫu được phát hiện dưới dạng sự thay đổi điện áp đầu ra của mạch cầu ("V" trong Hình 1). Trong một số điều kiện nhất định, điện áp đầu ra này tỷ lệ thuận với nồng độ khí dẫn nhiệt cao trong khí mẫu, do đó đo điện áp đầu ra của mạch cầu đo nồng độ khí dẫn nhiệt cao.
