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デジタル信号は、データを離散値のシーケンスとして表現する信号です。任意の時点では、有限個の値のうち、最大でも1つしか取ることができません。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]これは、連続値を表現するアナログ信号とは対照的です。アナログ信号は、任意の時点で、無限個の値の中から実数を表します。
単純なデジタル信号は、離散的なレベルの帯域で情報を表します。値の帯域内のすべてのレベルは、同じ情報状態を表します。[ 1 ]ほとんどのデジタル回路では、信号は2つの有効な値を持つことができます。これはバイナリ信号または論理信号と呼ばれます。[ 4 ] これらは2つの電圧帯域で表されます。1つは基準値（通常はグランドまたはゼロボルトと呼ばれる）付近、もう1つは電源電圧付近の値です。これらはブール領域の2つの値0と1（または偽と真）に対応するため、任意の時点でバイナリ信号は1つのバイナリ数字（ビット）を表します。この離散化により、信号レベルの比較的小さな変化は離散的な範囲から外れないため、結果として信号状態検出回路によって無視されます。その結果、デジタル信号はノイズ耐性を持ちます。電子ノイズは、大きすぎなければデジタル回路に影響を与えませんが、ノイズは常にアナログ信号の動作をある程度劣化させます。[ 5 ]
2つ以上の状態を持つデジタル信号が使用される場合があり、そのような信号を用いる回路は多値論理と呼ばれます。例えば、3つの状態を取り得る信号は3値論理と呼ばれます。
デジタル信号において、情報を表す物理量は、可変の電流や電圧、光場やその他の電磁場の強度、位相、偏光、音圧、磁気記憶媒体の磁化などである。デジタル信号は、コンピュータ機器やデータ伝送をはじめとするあらゆるデジタル電子機器で使用されている。
デジタル信号という用語は、文脈によって関連する定義が異なる。
デジタルエレクトロニクスでは、デジタル信号はパルス振幅変調信号、つまり、それぞれが離散的な数の振幅レベルのいずれかを占める、固定幅の電気パルスまたは光パルスのシーケンスです。[ 6 ] [ 7 ]特殊なケースとして、低信号レベルと高信号レベルの間で変化する論理信号またはバイナリ信号があります。
デジタル回路のパルス列は、高速なオンオフ電子スイッチング速度と大規模集積回路（LSI）機能のため、一般的に金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）デバイスによって生成されます。 [ 8 ] [ 9 ]対照的に、バイポーラ接合トランジスタは、正弦波に似た信号をよりゆっくりと生成します。[ 8 ]
デジタル信号処理において、デジタル信号とは、サンプリングおよび量子化された物理信号の表現である。デジタル信号は、時間と振幅が離散的な抽象化である。信号の値は一定の時間間隔でのみ存在し、サンプリングされた時点における対応する物理信号の値のみが、その後のデジタル処理にとって意味を持つ。デジタル信号は、有限個の値から抽出されたコードのシーケンスである。[ 10 ]デジタル信号は、パルス符号変調（PCM）信号として物理的に保存、処理、または送信することができる。
デジタル通信では、デジタル信号は連続時間物理信号であり、離散的な数の波形が交互に現れ、ビットストリームを表します。 [ 3 ]波形の形状は伝送方式によって異なり、ベースバンド伝送を可能にするラインコーディング方式、または長距離配線や限られた無線周波数帯域でのパスバンド伝送を可能にするデジタル変調方式のいずれかです。このような搬送波変調された正弦波は、デジタル通信やデータ伝送に関する文献ではデジタル信号とみなされますが、[ 11 ]アナログ電話回線などのアナログ通信用のシステムで信号が伝送される特定の場合には、アナログ信号に変換されたビットストリームとみなされます。[ 12 ]
通信においては、通常、干渉源が存在し、ノイズはしばしば大きな問題となります。干渉の影響は、干渉信号を可能な限りフィルタリングし、データ冗長性を用いることで、一般的に最小限に抑えられます。通信におけるデジタル信号の主な利点は、ノイズ耐性と、音声データや映像データなど多くのケースにおいて、データ圧縮を用いて通信媒体に必要な帯域幅を大幅に削減できる点にあると考えられています。
ブール値の2つの状態（0と1、低と高、偽と真）を表す波形は、2つの可能な数字のみで解釈される場合、デジタル信号、論理信号、またはバイナリ信号と呼ばれます。
2つの状態は通常、電気的特性の測定値によって表されます。最も一般的なのは電圧ですが、一部のロジックファミリでは電流が使用されます。各ロジックファミリには、通常2つの電圧範囲が定義されますが、これらは必ずしも直接隣接しているわけではありません。信号は、低電圧範囲では低レベル、高電圧範囲では高レベルとなり、2つの電圧範囲の中間では、ゲートの種類によって動作が異なる場合があります。
クロック信号は、多くのデジタル回路を同期させるために使用される特殊なデジタル信号です。図に示す波形は、クロック信号の波形と考えることができます。論理変化は、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジによってトリガーされます。立ち上がりエッジは、低電圧（図のレベル1）から高電圧（レベル2）への遷移です。立ち下がりエッジは、高電圧から低電圧への遷移です。
デジタル回路の極めて単純化された理想化モデルでは、これらの遷移が瞬時に起こることが望ましいとされるかもしれませんが、現実世界の回路は純粋な抵抗回路ではなく、したがって電圧レベルを瞬時に変化させることはできません。つまり、短い有限の遷移時間の間、出力は入力を適切に反映せず、論理的に高い電圧にも低い電圧にも対応しない可能性があるということです。
デジタル信号を生成するには、制御信号を用いて信号を変調する必要があります。最も単純な変調方式である単極符号化は、直流信号をオン/オフするだけで、高電圧を「1」、低電圧を「0」として表します。
デジタル無線方式では、1つまたは複数の搬送波が制御信号によって振幅、周波数、または位相変調され、送信に適したデジタル信号が生成される。
電話線を利用した非対称デジタル加入者線（ADSL）は、主にバイナリ論理を使用しません。個々のキャリアのデジタル信号は、個々のチャネルのシャノン容量に応じて、異なる値の論理で変調されます。
デジタル信号は、クロック信号によって一定間隔でサンプリングされ、フリップフロップを通して処理されます。このとき、入力信号はクロックのエッジで測定され、その時点からの信号が記録されます。その後、信号は次のクロックまで保持されます。このプロセスは同期論理の基本です。
非同期ロジックも存在し、これは単一のクロックを使用せず、一般的に動作速度が速く、消費電力も少ない場合があるが、設計は著しく困難である。
デジタル表現は特定の離散値しか持つことができません。
デジタル信号は固定幅のパルスであり、振幅は2つのレベルのうちの1つしか占めません。
離散時間信号の特殊な形式で、時間と振幅の両方が離散的であり、離散時間信号の各値（サンプル）が有限個の値を取得できるようにし（量子化）、コードに従って数値記号を割り当てることによって得られます。デジタル信号は、有限集合から抽出された数値のシーケンスまたはリストです。