Die Deltamodulation, auch als Δ-Modulation oder Δ-M bezeichnet, dient zur Pulsfrequenzmodulation (PFM) und Pulsdichtemodulation (PDM) und ist eine Variante der Differential Pulse Code Modulation (DPCM), bei welcher das pulscodierte Signal am Übertragungskanal nur zwei Logikpegel annehmen kann.
Das Verfahren überführt einen analogen Signalverlauf in ein Signal, das wie ein Digitalsignal nur zwei diskrete Werte annehmen kann, es ist aber in seinem Impulsabstand stufenlos veränderbar, d. h. nicht zeitdiskret. Je größer das zu konvertierende Eingangssignal, desto mehr Impulse konstanter Dauer werden pro Zeitspanne erzeugt. Mit dem Verfahren verwandt ist die Pulsweitenmodulation (PWM), bei der allerdings die Pulsbreite bei konstanter Frequenz variiert wird.
Die Deltamodulation wird unter anderem in der Messtechnik und zur Steuerung von Schaltreglern und Gleichspannungswandlern verwendet und in diesem Zusammenhang meist als Pulsfrequenzmodulation bezeichnet. Im Bereich der Signalverarbeitung wird das gleiche Verfahren als Deltamodulation bezeichnet und dient dazu, analoge Signalverläufe in eine binäre Folge umzusetzen. Eine Erweiterung der Deltamodulation stellt die Delta-Sigma-Modulation (ΣΔ-Modulation) dar, welche ergänzt um digitale Filter unter anderem bei Analog-Digital-Umsetzern (ADUs) eingesetzt wird.
Bei der Deltamodulation können nur Änderungen des Eingangssignals erkannt werden. Quantitive Aussagen über den Wert am Eingang sind nicht möglich.