帶電阻負載的BJT反相器，其動態性能不理想。因而，在保持邏輯功能不變的前提下，可以另外加若干元器件以改善其動態性能，如減少由于BJT基區電荷存儲效應和負載電容所引起的時延。這需改變反相器輸入電路和輸出電路的結構，以形成TTL反相器的基本電路。

圖2表示TTL反相器的基本電路，該電路由三部分組成，即BJTT1組成電路的輸入級，T3、T4和二極管D組成輸出級，以及由T2組成的中間級作為輸出級的驅動電路，將T2的單端輸入信號V12轉換為互補的雙端輸出信號。以驅動T3和T4。

圖2 ?TTL反相器的基本電路

1.TTL反相器的工作原理

（1）當輸入為高電平，如vI=3.6V時，電源VCC通過Rb1和T1的集電結向T2、T3提供基極電流，使T2、T3飽和，輸出為低電平，vo＝0.2V。此時

VB1=VBC1+VBE2+VBE3=（0.7+0.7+0.7）V=2.1V

顯然，這時T1的發射結處于反向偏置，而集電結處于正向偏置。所以T1處于發射結和集電結倒置使用的放大狀態。由于T2和T3飽和，輸出VC3=0.2V，同時可估算出VC2的值：

VC2=VCES2+VB3=（0.2+0.7）V=0.9V

此時，VB4=VC2=0.9V。作用于T4的發射結和二極管D的串聯支路的電壓為VC2-VO=（0.9-0.2）V=0.7V，顯然，T4和D均截止，實現了反相器的邏輯關系：輸入為高電平時，輸出為低電平。

（2）當輸入為低電平，vI=0.2V時，T1的發射結導通，其基極電壓等于輸入低電壓加上發射結正向壓降，即

VB1=（0.2+0.7）V=0.9V

此時VB1作用于T1的集點結和T2、T3的發射結上，所以T2、T3都截止，輸出為高電平。

由于T2截止，VCC通過RC2向T4提供基極電流，致使T4和D導通，其電流流入負載。輸出電壓為

vO≈VCC-VBE4-VD=（5-0.7-0.7）V=3.6V

顯然：輸入為低電平時，輸出為高電平。

2.采用輸入級以提高工作速度

當TTL反相器輸入電壓由高（3.6V）變低（0.2V）的瞬間，VB1＝（0.2+0.7）V＝0.9V。但由于T2、T3原來是飽和的，它們的基區存儲電荷還來不及消散，在此瞬間，T2、T3的發射結仍處于正向偏置，T1的集電極電壓為

VC1=VBE2+VBE3=（0.7+0.7）V=1.4V

此時，T1的集電結為反向偏置，因輸入為低電平時，T1的發射結為正向偏置，于是T1工作在放大區，這時產生基極電流iB1，其射極電流β1iB1流入低電平的輸入端。集電極電流iC2≈β1iB1的方向是從T2的基極流向T1的集電極，它很快地從T2的基區抽走多余的存儲電荷，使T2迅速地脫離飽和而進入截止狀態。T2的迅速截止導致T4立刻導通，相當于T3的負載是個很小的電阻，使T3的集電極電流加大，多余的存儲電荷迅速從集電極消散而達到截止，從而加速了狀態轉換。

3.采用推拉式輸出級以提高開關速度和帶負載能力

圖2采用了由T3、T4組成推拉式輸出級。其中T4組成電壓跟隨器，T3為共射極電路，作為T4的射極負載。這種輸出級的優點是，既能提高開關速度，又能提高帶負載能力。

TTL反相器的基本電路（一）

TTL與非門電路

圖2所示的基本TTL反相器不難改變成為多輸入端的與非門。它的主要特點是在電路的輸入端采用了多發射極的BJT。器件中的每一個發射極能各自獨立地形成正向偏置的發射結，并可促使BJT進入放大或飽和區。兩個或多個發射極可以并聯地構成一大面積的組合發射極。

圖3（a）說明采用多發射極BJT用作3輸入端TTL與非門的輸入器件。當任一輸入端為低電平時，T1的發射結將正向偏置而導通，T2將截止。結果將導致輸出為高電平。只有當全部輸入端為高電平時，T1將轉入倒置放大狀態，T2和T3均飽和，輸出為低電平。

圖3（b）為3輸入端TLL與非門的邏輯符號。

圖3 具有多發射級BJT的3輸入端與非門電路（a）電路圖（b）邏輯符號