根据信号与系统的理论，数字阶梯状信号可以看作理想冲激采样信号和矩形脉冲信号的卷积，那么由卷积定理，数字信号的频谱就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频谱（即Sa函数）的乘积。这样，用Sa函数的倒数作为频谱特性补偿，由数字信号便可恢复为采样信号。由采样定理，采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号的频谱。一般实现时，不是直接依据这些原理，因为尖锐的采样信号很难获得，因此，这两次滤波（Sa函数和理想低通）可以合并（级联），并且由于这各系统的滤波特性是物理不可实现的，所以在真实的系统中只能近似完成。
2、模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的系统，是一个滤波、采样保持和编码的过程。模拟信号经带限滤波，采样保持电路，变为阶梯形状信号，然后通过编码器，使得阶梯状信号中的各个电平变为二进制码。
3、比较器是将两个相差不是很小的电压进行比较的系统。最简单的比较器就是运算放大器。
我们知道，运算放大器在连有深度负反馈的条件下，会在线性区工作，有着增益很大的放大特性，在计算时往往认为它放大的倍数是无穷大。而在没有反馈的条件下，运算放大器在线性区的输入动态范围很小，即两个输入电压有一定差距就会使运算放大器达到饱和。如果同相端电压较大，则输出最大电压，一般是+12V；如果反相端电压较大，则输出最小电压，一般是-12V。这样，就实现了电压比较功能。真正的电压比较器还会增加一些外围辅助电路，加强性能。
模数转换有多种实现方法,根据不同的应用选择也就不同。基于双积分原理的模数转换器电路主要针对现实世界中的低速测量应用。例如，在视频及无线通信领域对高速的要求决定了流水线方式是最佳的选择,在音频处理上对音质的要求决定了∑-Δ这种中低速、高精度转换方式是不错的选择,而对于现实世界中的很多低速测量,考虑到成本和功耗的问题,双积分转换方式又是更优的选择。