Il principio di funzionamento è quello di confrontare una rampa digitale crescente con la tensione analogica da convertire.

La rampa digitale crescente viene generata mediante un contatore e un DAC. Mediante il contatore viene generata una parola digitale che incrementa di un LSB ad ogni impulso di clock. Le uscite del contatore sono in ingresso ad un DAC che fornisce in uscita una tensione a rampa digitale che incrementa di un V_LSB ogni molta che incrementa la parola digitale prodotta dal contatore. Tale tensione V_R, mediante un comparatore, viene confrontata con la tensione analogica da convertire. Quando V_R uguaglia e tende a superare V_A, l'uscita del comparatore cambia stato e blocca il conteggio del contatore. Sulle uscite del contatore vi sarà la combinazione rappresentativa della tensione analogica V_A.

Per bloccare il conteggio del contatore viene utilizzata una porta AND usata come porta di abilitazione: se l'uscita del comparatore è alta e la porta AND è abilitata e lascia passare gli impulsi di clock e il contatore incrementa, incrementando anche la rampa digitale d'uscita; quando l'uscita del comparatore va bassa interdicendo la porta AND e bloccando il clock e di conseguenza il contatore. È quindi disponibile in uscita la parola digitale rappresentativa della tensione analogica V_A.

Vi è però un problema: quando V_A = 0V, con tutti gli N bit a 0, anche V_R vale 0, e l'uscita del comparatore può essere indifferentemente alta o bassa a seconda degli offset di ingresso; in particolare:

se è bassa allora il conteggio non sarà iniziato e i bit di uscita saranno tutti a 0;

se è alta, il conteggio sarà iniziato e in uscita non si hanno tutti i bit a 0.

Quindi nella seconda ipotesi non si avrà la sicurezza di associare 0V con tutti i bit di uscita a 0 logico.

Per evitare questo problema, si somma a V_R una tensione pari a . In questo modo siamo sicuri che risulterà con e non si introduce nessun errore in quanto l'errore sarà sempre pari ad .

Occorre un impulso di clock per resettare e nella peggiore ipotesi; con , impulsi di clock:

                                                                                                              (2.4.1)