Cách phổ biến nhất và cũng là dễ nhất để truyền các tín hiệu số là sử dụng hai mức hiệu điện thế khác nhau cho hai số nhị phân. Các loại mã theo dạng này có cùng tính chất là mức hiệu điện thế sẽ là hằng số trong khoảng thời gian 1 bit. Không có sự chuyển đổi về giá trị mức hiệu điện thế 0 (non return to zero). Ví dụ, khi không có hiệu điện thế có thể biểu diễn cho bit 0 và với mức hằng số dương của hiệu điện thế có thể biểu diễn bit 1. Thông thường, một mức hiệu điện thế âm sẽ biểu diễn cho giá trị của một bit và một mức hiệu điện thế dương sẽ biểu diễn cho bit kia.
Mã NRZ-L (Nonreturn to Zero Level) thường là loại mã được các trạm hoặc các thiết bị khác sử dụng để sinh ra hoặc thông dịch dữ liệu số nhị phân. Các loại mã khác nếu được sử dụng trong truyền thông thì thông thường đều được các hệ thống truyền sinh ra từ mã NRZ-L ban đầu.
Một phiên bản khác của mã NRZ là NRZI (Nonreturn to Zero Inverted). Cũng như mã NRZ-L, mã NRZI duy trì một xung có hiệu điện thế là hằng số trong chu kỳ của một bit. Dữ liệu được tự mã hoá bằng cách xem xét có hay không có sự chuyển đổi tại thời điểm bắt đầu một bit. Một sự chuyển đổi (từ cao xuống thấp hoặc từ thấp lên cao) tại thời điểm bắt đầu một bit biểu diễn cho giá trị bit 1. Nếu không có sự chuyển đổi tại thời điểm bắt đầu một bit thì sẽ tương ứng với giá trị bit 0.
NRZI là một ví dụ về loại mã so sánh khác biệt (differential code). Trong loại mã so sánh sự khác biệt, tín hiệu được mã hoá bằng cách so sánh sự khác biệt của các thành phần tín hiệu kề nhau thay vì xác định giá trị tuyệt đối của mỗi một thành phần tín hiệu. Một ưu điểm của loại mã này là việc phát hiện ra sự thay đổi khác biệt giữa các thành phần tín hiệu thường có độ tin cậy cao hơn so với việc so sánh giá trị của tín hiệu với một ngưỡng xác định. Một ưu điểm khác là trong các sơ đồ kết nối phức tạp, khi đấu nhầm dẫn đến đảo đầu của dây dẫn thì toàn bộ các bit 0 sẽ chuyển thành bit 1 khi sử dụng mã NRZ-L còn đối với mã NRZI thì việc này không ảnh hưởng đến giá trị các bit.
Mã NRZ là một loại mã dễ thực hiện trong thực tế và thêm vào đó nó đem lại khả năng sử dụng băng thông một cách hiệu quả. Tính chất sử dụng băng thông có hiệu quả được minh hoạ trên hình 4.3. Hình vẽ này so sánh mật độ phổ của các kỹ thuật mã hoá. Trong hình vẽ này, tần số được chuẩn hoá bằng tốc độ truyền. Như ta đã thấy, hầu hết năng lượng trong các tín hiệu NRZ và NRZI đều nằm giữa thành phần một chiều dc đến một nửa tốc độ truyền. Chẳng hạn, nếu một mã NRZ được sử dụng để sinh ra một tín hiệu với tốc độ truyền dữ liệu là 9600 bps, thì phần lớn năng lượng của tín hiệu này tập trung vào khoảng từ thành phần một chiều đến 4800Hz.
Nhược điểm chính của các tín hiệu NRZ là sự có mặt của thành phần một chiều dc và thiếu khả năng đồng bộ (synchronization capacity). Để thấy được điều này một cách rõ ràng hơn, ta hãy xét một chuỗi dài các bit 1 hoặc 0 với mã NRZ-L hoặc một chuỗi dài các bit 0 với mã NRZ-I. Kết quả là sẽ có một hiệu điện thế hằng trong một khoảng thời gian dài. Trong các tình huống như vậy, bất kỳ một sự sai lệch nào về thời gian giữa thiết bị gửi và thiết bị nhận sẽ gây ra hậu quả là mất sự đồng bộ giữa 2 bên.
Bởi vì tính đơn giản và mối quan hệ với đặc tính tần số thấp, các mã NRZ thường được sử dụng trong công nghệ ghi số bằng từ. Tuy nhiên, các nhược điểm của các loại
mã này thường không thích hợp với các việc các ứng dụng sử dụng chúng trong vấn đề truyền tín hiệu.