1、基本的bjt反相器的动态性能
影响bjt开关速度的原因是bjt存储电荷，电荷的存储和消散需要一定的时间。当考虑负载电容对基本反相器的影响时，电路如图1所示。cl中包含门电路之间的接线电容以及门电路的输入电容。当反相器输出电压vo由低向高过渡时，电路由vcc通过rc对cl充电。反之，当v0由高向低过渡时，cl又将通过bjt放电。由于cl的充、放电过程均需经过一定的时间，因而增加了输出电压v0波形的上升时间和下降时间。特别是cl充电回路的时间常数rccl较大时，v0上升较慢，即增加了上升时间。这使得反相器的开关速度很慢。
图1 带负载电容cl的bjt反相器
2、ttl反相器的基本电路
带电阻负载的bjt反相器，其动态性能不理想。因而，在保持逻辑功能不变的前提下，可以另外加若干元器件以改善其动态性能，如减少由于bjt基区电荷存储效应和负载电容所引起的时延。这需改变反相器输入电路和输出电路的结构，以形成ttl反相器的基本电路。
图2表示ttl反相器的基本电路，该电路由三部分组成，即bjtt1组成电路的输入级，t3、t4和二极管d组成输出级，以及由t2组成的中间级作为输出级的驱动电路，将t2的单端输入信号v12转换为互补的双端输出信号。以驱动t3和t4。
图2 ttl反相器的基本电路
1. ttl反相器的工作原理
(1)当输入为高电平，如vi=3.6v时，电源vcc通过rb1和t1的集电结向t2、t3提供基极电流，使t2、t3饱和，输出为低电平，vo＝0.2v。此时
vb1=vbc1+vbe2+vbe3=(0.7+0.7+0.7)v=2.1v
显然，这时t1的发射结处于反向偏置，而集电结处于正向偏置。所以t1处于发射结和集电结倒置使用的放大状态。由于t2和t3饱和，输出vc3=0.2v，同时可估算出vc2的值：
vc2=vces2+vb3=(0.2+0.7)v=0.9v
此时，vb4=vc2=0.9v。作用于t4的发射结和二极管d的串联支路的电压为vc2-vo=(0.9-0.2)v=0.7v，显 然，t4和d均截止，实现了反相器的逻辑关系：输入为高电平时，输出为低电平。
(2)当输入为低电平，vi=0.2v时，t1的发射结导通，其基极电压等于输入低电压加上发射结正向压降，即
vb1=(0.2+0.7)v=0.9v
此时vb1作用于t1的集点结和t2、t3的发射结上，所以t2、t3都截止，输出为高电平。
由于t2截止，vcc通过rc2向t4提供基极电流，致使t4和d导通，其电流流入负载。输出电压为
vo≈vcc-vbe4-vd=(5-0.7-0.7)v=3.6v
显然：输入为低电平时，输出为高电平。
2. 采用输入级以提高工作速度
当ttl反相器输入电压由高（3.6v）变低（0.2v）的瞬间，vb1＝(0.2+0.7)v＝0.9v。但由于t2、t3原来是饱和的，它们的基区存储电荷还来不及消散，在此瞬间，t2、t3的发射结仍处于正向偏置，t1的集电极电压为
vc1=vbe2+vbe3=(0.7+0.7)v=1.4v
此时，t1的集电结为反向偏置，因输入为低电平时，t1的发射结为正向偏置，于是t1工作在放大区，这时产生基极电流ib1，其射极电流β1ib1流入低电平的输入端。集电极电流ic2≈β1ib1的方向是从t2的基极流向t1的集电极，它很快地从t2的基区抽走多余的存储电荷，使t2迅速地脱离饱和而进入截止状态。t2的迅速截止导致t4立刻导通，相当于t3的负载是个很小的电阻，使t3的集电极电流加大，多余的存储电荷迅速从集电极消散而达到截止，从而加速了状态转换。
3. 采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力
图2采用了由t3、t4组成推拉式输出级。其中t4组成电压跟随器，t3为共射极电路，作为t4的射极负载。这种输出级的优点是，既能提高开关速度，又能提高带负载能力。
3、ttl与非门电路
图2所示的基本ttl反相器不难改变成为多输入端的与非门。它的主要特点是在电路的输入端采用了多发射极的bjt。器件中的每一个发射极能各自独立地形成正向偏置的发射结，并可促使bjt进入放大或饱和区。两个或多个发射极可以并联地构成一大面积的组合发射极。
图3(a)说明采用多发射极bjt用作3输入端ttl与非门的输入器件。当任一输入端为低电平时，t1的发射结将正向偏置而导通，t2将截止。结果将导致输出为高电平。只有当全部输入端为高电平时，t1将转入倒置放大状态，t2和t3均饱和，输出为低电平。
图3(b)为3输入端tll与非门的逻辑符号。
图3具有多发射级bjt的3输入端与非门电路(a)电路图(b)逻辑符号