反相器構成數電中最基本的閘電路之一——非門。我們先對比看一下兩個反相器電路圖：我們在數電中學習了許多反相器，其中最重要的兩個是cmos反相器和ttl反相器。
前者結構簡單易懂，後者卻顯得十分複雜，讓人理解起來十分困難。
可以看到後者比前者複雜了不只一點點。
在cmos反相器電路中，各元件部分的邏輯是十分清楚的。當電平輸入時，兩個cmos管的柵極都產生一定的壓降。因為開啟條件互補，其中乙個cmos管開啟，而另乙個cmos管關閉。由於高進低出，低進高出，形成了反向輸出特性。
cmos反相器的工作原理
而在ttl電路中，整個電路分為了輸入級、倒向級和輸出級。長得有點帥的同學可能會注意到，輸出級的結構跟cmos是一模一樣的。理論上講，如果ttl電路做成和cmos電路一樣的結構是不是也能產生一樣的效果呢？我覺得其實是可以的，但這樣就製成了一模一樣的反相器，沒有太大意義。
細心一點觀察我們可以發現，與同時使用p溝道和n溝道mos管製成的cmos反相器不同，ttl反向器中，只使用了npn型這一種結構的三極體，這造就了它與cmos反相器的不同之處。
ttl反相器的典型電路
我給各位先簡單分析一下各個管子
在cmos管中，我們通過分析柵極與源極(g-s)間的壓降確定管子的開關。在三極體中，我們也可以通過分析基極與發射極(b-e)間的壓降確定管子的開關。
從左到右分別分析的是ttl中輸入級，倒向級和輸出級管子開啟情況
圖中紅線可以理解為電源電壓的「釋放」方向。大家生活都是有壓力的，會選擇自己喜歡的發洩方法，電路中的電源也按電路的規則「釋放」自己的電壓，推開一扇扇禁忌之門。在教材中，假設的是vcc=5v，管子開啟電壓von=0.7v。我在這裡只做一些定性的解釋，各位可以自行代入資料進行驗證。
1.輸入級：
t1管pn結受到的壓降為電源與輸入電壓之間的差值，這個差值是足夠大的，故基極與發射極導通。
基極與集電極本也應導通，但後面還要經過t2管，還需要一定電壓。而t1出來的左右電路是併聯關係，右端也只能分到和左端一樣的電壓，左端輸入為低電平，不足以使t2開啟。
所以電源只會選擇朝左「釋放」。
2.倒向級：
前面分析到，t2管b-e端無法獲取足夠壓降，故不能開啟。
3.輸出級：
因為t2的阻斷，電源想要「釋放」還只剩乙個去處，就是t4管。t4的基極與發射極也能得到足夠壓降，所以t4管順理成章導通。
而t5管沒有壓降產生，不開啟。輸出端與電源鏈結，輸出高電平。
1.輸入級：
和低電平情況一樣，t1管還是會導通。
不同的是，一開始左右兩端即b-e，b-c端都會導通。因為右端壓降雖然還是由左端決定，但左邊輸入高電平時，右邊的t2管b-e端能夠獲取足夠壓降，因而導通。
電源電壓在t1處兵分兩路，兩邊都通行。
2.倒向級：
t2導通，這時電源電壓得到了新的「釋放」去路。t2的開啟就像拉閘放水，使電壓順流而下。
3.輸出級：
①先分析t5，回看輸入級，t1出來的右端電路t1-t2-t5能分到和左端輸入一樣的壓降，因為輸入的是高電平，這個電壓在開啟兩個pn結後還有富餘，所以t5是必然導通的。
一旦t5開啟，t1右端的電路相當於接了兩個串聯的二極體，壓降就固定了，而且低於高電平。
這時乙個併聯電路出現電壓不相同的現象，按道理講輸入電壓會被拉低，但因為t1的存在，t1管b-e間壓降此時會低於開啟電壓，b-e通路關閉，將輸入和整個電路隔絕開來。
②再分析t4，注意到t2的開啟使t4的基極和發射極電壓產生變化。略..（樓主這裡分析得還不是很明白，希望有清楚的人能告訴我，謝謝了）
一套下來人都看暈了，我總結一下，大家就明白了。
t1管相當於乙個「閘門」，控制電源電壓走向。如果不希望這一路電壓影響電路，用低電平將這部分電壓引走；如果希望這一路電壓影響電路，用高電平將這部分電壓堵住。
t2管相當於乙個「遊碼」，通過控制電壓分配來調節後方兩個管子的開啟情況，是真正實現輸出反向的地方。
t4、t5管就很明顯了，兩個「門神」，乙個對應高電平輸出，乙個對應低電平輸出。
比較難的點先是t1管，然後是t2管。t1管在高低電平下實現「一方通行」的效果，原理都是一樣的，一邊電壓被鉗制在較低的水平，另一邊就無法開啟。t1管是用來控制t2管開關的，而t2管的開關決定了輸出電平的高低。
問題一
反相的功能t2配合t4和t5其實就已經實現了，t1是不是多餘的呢？不是，前面分析到，高電平時t1做到了防止輸入高電平時電壓被拉低的情況。你想想要是接入的是乙個電源，本身就是3.4v，而電路只能吸收1.4v，就相當於乙個2v的電源直接用導線連起來，電路會直接燒毀。
問題二
ttl這麼麻煩為什麼還要使用呢？
最後，為了防止看完的同學還是什麼都不記得，我講個故事。
傳說有乙個門，叫做「命運之門」，人們在死後都要通過這個門。有的人死後能見玉帝，玉帝能帶你上天享受極樂；有的人死後能見閻王，閻王能帶你下地體驗不一樣的生活。
而一切，是佛祖說了算，佛祖只會讓你見其中乙個人。要是你生平沒什麼大錯，佛祖會讓你見玉帝；要是你罪孽深重，佛祖會讓你見閻王。
但佛祖沒這麼多閒心，會讓菩薩當幫手，讓菩薩告訴他世人的情況。一般情況下，菩薩不會打擾佛祖，佛祖也只讓人們見玉帝。但要是真的有人生前十惡不赦，菩薩會告訴佛祖，佛祖會讓這個人跟閻王走。
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