La electrónica digital es la rama de la electrónica más moderna y que evoluciona más rápidamente la cual se encarga de sistemas electrónicos en los cuales la información está codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puede llamar "verdadero" o "falso", "alto" o "bajo", "on" o "off", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un circuito electrónico digital hay dos niveles de tensión.

En ella se basan, por ejemplo, los ordenadores, calculadoras, automatismo de control industrial. Esta información se representa mediante señales cuadradas con dos niveles.

A cada uno de los estados se les asigna un nivel de voltaje o rango de voltaje determinado, a los que se les denomina niveles lógicos, típicos en toda señal digital.

Por lo general los valores de voltaje en circuitos electrónicos pueden variar entre 1.5, 3, 5, 9 y 18 voltios dependiendo de la aplicación, así por ejemplo, en una radio de transistores convencional las tensiones de voltaje son por lo regular de 5 y 12 voltios al igual que en los discos duros IDE de los ordenadores.

Dentro de los circuitos que la electrónica digital controla, hay que destacar fundamentalmente los siguientes:

- Puertas Lógicas: Control de sistemas combinacionales.
- Biestables: Control de sistemas secuenciales.
- Memorias: Almacenamiento digital de datos.
- Microcontroladores: Control de sistemas digitales.

La electrónica digital fundamentalmente se empieza a estudiar por medio de las llamadas puertas lógicas y algunas operaciones lógicas en binario, como son las denominadas puertas OR, AND y la inversora NOT.

Las puertas lógicas son componentes electrónicos representados por un símbolo con una o dos entradas (incluso pueden ser de más entradas) y una sola salida que realizan una función (ecuación con variables binarias), y que toman unos valores de salida en función de los que tenga en las de entrada.

Las puertas lógicas también representan un circuito lógico y tienen cada una su propia tabla de la verdad, en la que vienen representados todos los posibles valores de entrada que puede tener y los que les corresponden de salida según su función.

Cuando hablamos de la variable binaria es toda variable que solo puede tomar 2 valores, dos dígitos (dígitos=digital) que corresponden a dos estados distintos. Estas variables las usamos para poner el estado en el que se encuentra un elemento de maniobra o entrada (por ejemplo un interruptor o un pulsador) y el de un receptor (por ejemplo una lámpara o un motor), siendo diferente el criterio que tomamos para cada uno.

Los receptores o elementos de Salida (lámparas, motores, timbres, etc): encendida (estado 1) o apagada (estado 0).

Los elementos de entrada (interruptor, pulsador, sensor, etc): accionado (estado 1) y sin accionar (estado 0).

Los sistemas digitales se clasifican en dos grandes grupos:

1. Combinacionales: Las salidas en cualquier instante de tiempo dependen del valor de las entradas en ese mismo instante de tiempo (salvo los retardos propios de los dispositivos electrónicos). Son, por tanto, sistemas sin memoria.
2. Secuenciales: La salida del sistema va a depender del valor de las entradas en ese instante de tiempo y del estado del sistema; es decir, de la historia pasada del sistema. Son sistemas con memoria.

Los circuitos combinacionales tienen muchas limitaciones debido a que no son capaces de reconocer el orden en que se van presentando las combinaciones de entradas con respecto al tiempo, es decir, no pueden reconocer una  secuencia de combinaciones, ya que no poseen una manera de almacenar información pasada, es decir no poseen memoria.

Un circuito cuya salida depende no solo de la combinación de entrada, sino también de la historia de las entradas anteriores se denomina Circuito secuencial. La historia de las entradas anteriores en un momento dado se encuentra resumida en el estado del circuito, el cual se expresa en un conjunto de variables de estado.

El circuito secuencial debe ser capaz de mantener su estado durante algún tiempo, para ello se hace necesario el uso de  dispositivos de memoria. Los dispositivos de memoria utilizados en circuitos secuenciales pueden ser tan sencillos como un simple retardador (inclusive, se puede usar el retardo natural asociado a las compuertas lógicas) o tan complejos como un circuito completo de memoria denominado multivibrador Biestables o Flip-Flops.

Como puede verse entonces, en los circuitos secuenciales entra un factor que no se había considerado en los combinacionales, dicho factor es el tiempo. De hecho, los circuitos secuenciales se clasifican de acuerdo a la manera como manejan el tiempo en  circuitos secuenciales síncronos y circuitos secuenciales asíncronos.

En un circuito secuencial asíncrono, los cambios de estado ocurren al ritmo natural marcado por los retardos asociados a las compuertas lógicas utilizadas en su implementación, es decir, estos circuitos no usan elementos especiales de memoria, pues se sirven de los retardos propios (tiempos de propagación) de las compuertas lógicas usados en ellos. Esta manera de operar puede ocasionar algunos problemas de funcionamiento, ya que estos retardos naturales no están bajo el control del diseñador y además no son idénticos en cada puerta lógica.

Los circuitos secuenciales síncronos, sólo permiten un cambio de estado en los instantes marcados por una señal de sincronismo de tipo oscilatorio denominada reloj. Con esto se pueden evitar los problemas que tienen los circuitos asíncronos originados por cambios de estado no uniformes en todo el circuito.

Los sistemas secuenciales estarán gobernados por  señales de  reloj.  En general,  un sistema secuencial puede tener varias señales de reloj secundarias que se obtienen dividiendo la señal principal. Si todos los circuitos de los que consta el sistema secuencial, básculas, contadores, etc., poseen  la  misma   señal  de reloj,   el sistema  lo denominaremos  síncrono  y  en  caso contrario asíncrono.

Otro de los sistemas secuenciales muy utilizados es el contador, que es capaz de realizar el cómputo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto. El cómputo se realizará en un código binario, que con frecuencia será el binario natural o el BCD (contador de décadas). Los contadores pueden ser síncronos o asíncronos. El concepto de sincronismo en un contador está relacionado al  efecto de retardo que cada biestable presenta en su respuesta a una excitación, siendo la señal de reloj común a todos los biestable, en los contadores asíncronos no hay una señal de reloj común a todos los biestables.

En electrónica digital otro de los componentes fundamental que hay que describir por su importancia en los sistemas digitales son las memorias. Éstas son dispositivo capaz de  almacenar información digital, bits lógicos 0 y 1, de modo que en cualquier momento se pueda acceder a un solo bit, o a un grupo de ellos, para recuperar su contenido. Para almacenar o recuperar la información digital, las memorias disponen, en general, de una serie de señales de control:

- Señal  de direccionamiento: Identifica la posición de un bit  o conjunto de bits de la memoria.
- Orden de  lectura o escritura: Dependiendo de  si   se quiere  recuperar  o almacenar, respectivamente, información.
- Señal de reloj: Para sincronizar la entrada y salida de los bits de la memoria. En temas anteriores se han estudiado los conceptos fundamentales sobre el almacenamiento de un bit, tales como los biestables y los registros de desplazamiento.

Existen dos tipos básicos de memorias, las memorias totalmente pasivas ROM (memoria de solo lectura) o pasivas programables (PROM). Las memorias totalmente pasivas ROM las programa el fabricante y no se borran aunque se desconecte la tensión de alimentación ni tampoco pueden volverse a programar, excepto las PROM que si se pueden reprogramar. El otro tipo de memorias son las  RAM (memoria de acceso aleatorio) son memorias estáticas, es decir, la información almacenada no sufre alteraciones a menos que se produzca una operación de escritura que cambie los datos, y son las que cuando se desconecta la tensión de alimentación desaparecen todos los datos almacenados en ella.

Otro de los componentes utilizados en los sistemas digitales son los Microprocesadores y Microcontroladores. En realidad un microprocesador y un microcontrolador no son la misma cosa. Los microcontroladores es una unidad que posee en su interior al microprocesador y a los elementos indispensables para que pueda funcionar como una minicomputadora en un solo chip.

Un microprocesador es solamente la unidad central de procesos o CPU, para ello, también harían falta la memoria, los puertos y todos los demás periféricos conectados exteriormente. La programación de un microprocesador es, por lo tanto, una tarea más compleja porque deben controlarse todos estos dispositivos externos. Un microcontrolador integra la CPU y todos los periféricos en un mismo chip. El programador se desentiende de una gran cantidad de dispositivos y se concentra en el programa de trabajo. Esta circunstancia da lugar a una gran pérdida de tiempo porque los datos tienen que ser retirados de la memoria y llevados a la CPU (Central Processor Unit) y viceversa. Esto significa que el ordenador dedica la mayor parte del tiempo al transporte de datos de ida o de vuelta, en lugar de usar este tiempo para trabajar sobre los datos.