Il principio di funzionamento è quello di fare contribuire ogni bit della grandezza digitale con una corrente proporzionale al suo peso. Ciò si ottiene col circuito di figura (in questo caso a 4 bit).

Due qualunque resistenze contigue stanno tra loro in un rapporto 2. Supponendo tutti i bit a 1 logico, cioè deviatori tutti collegati a V_R, le correnti in ogni resistore sono:

Figura 1

Essendo I₃ la corrente relativa all'SMB, le altre correnti risultano rispettivamente della corrente I₃, cioè vengono pesate proporzionalmente al peso del bit.

La tensione d'uscita V_o, applicando il principio di sovrapposizione degli effetti, risulta:

                                                                                          (1.2.1)

dove S₃, S₂, S₁, S₀, valgono 1 se il bit corrispondente e a 1 logico, 0 se è a 0 logico.

I bit, cioè i segnali digitali, non possono pilotare direttamente gli ingressi del DAC, non avendo né la potenza necessaria né fornendo tutte la stessa tensione V_R, ma pilotano degli interruttori elettronici (in genere di tipo CMOS) collegando i resistori pesati a V_R se a 1 logico, a massa se a 0 logico.

Generalizzando, per un convertitore a N bit si avrà:

                                                                 (1.2.2)

Dalla (1.2.2) si può constatare come V_o sia proporzionale al valore digitale dell'ingresso, dipendendo dal valore degli ingressi S (valore che può essere 0 oppure 1). Nel caso esaminato il convertitore è a 4 bit, cui corrispondono 2⁴ = 16 possibili valori di tensione di uscita. Il primo valore è relativo a quello con tutti gli ingressi S a 0 e quindi V_o = 0. Se si mette S₀ = 1 e tutti gli altri ingressi a 0, si ottiene il più piccolo incremento di tensione d'uscita e quindi il V_LSB.

Definizione: Il V_LSB è il più piccolo incremento della tensione d'uscita ed è definito, nel caso del convertitore a resistori pesati a

                  N bit, come:

                                                                                                                            (1.2.3)

Quando tutti gli ingressi S sono ad 1, avremo il massimo valore di tensione di uscita, V_oMAX:

                                                                                                              (1.2.21)

esprimibile anche come:

                                                                          (1.2.22)

dove V_oFS è il valore di fondo scala definito come:

                                                                                                   (1.2.23)

Il circuito convertitore non è realizzato a componenti discreti, perché il corretto funzionamento dipende dalla precisione e dalla stabilità dei resistori, ma è una struttura integrata. L'inconveniente di questo convertitore è che, al crescere del numero dei bit (oltre i quattro), risulta difficile integrare valori di resistori molto diversi tra loro in modo che abbiano lo stesso coefficiente termico, cioè che al variare della temperatura i resistori varino in maniera tra loro proporzionale. Questo inconveniente viene superato impiegando una rete a scala R-2R (ladder).