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1.4 基本逻辑门电路
能够实现逻辑运算的电路称为逻辑门电路。逻辑门电路可以用分立元件电路实现，也可以用TTL集成电路实现，还可以用CMOS集成电路实现。逻辑门电路用分立元件电路实现时，用输入端的电压或电平表示自变量，用输出端的电压或电平表示因变量。基本逻辑门电路包括与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门和与或非门等门电路。下面我们介绍与门、或门、非门、与非门、TTL与非门五种门电路。
二极管与门电路如图1-6所示，其工作情况如下。
V
A
=
V
B
=0V时，VD
1
和VD
2
都导通，则
V
L
≈0V。
V
A
=0V，
V
B
=5V时，VD
1
导通，则
V
L
≈0V，VD
2
受反向电压而截止。
V
A
=5V，
V
B
=0V时，VD
2
导通，则
V
L
≈0V，VD
1
受反向电压而截止。
V
A
=
V
B
=5V时，VD
1
和VD
2
都截止，
V
L
=V
CC
=5V。
将上述结果进行归纳，按正逻辑体制（高电平为逻辑1，低电平为逻辑0的体制），很容易看出该电路实现的逻辑运算为L=A·B。增加一个输入端和一个二极管，就可变成三输入端与门。以此类推，可构成更多输入端的与门。
二极管或门电路如图1-7所示。同理可分析出，该电路实现的逻辑运算为 L=A+B。同样，可用增加输入端和二极管的方法，构成更多输入端的或门。
图1-6 二极管与门电路
图1-7 二极管或门电路
图1-8所示为由三极管组成的非门电路，又称反相器。设输入信号为+5V 或 0V，此电路只有以下两种工作情况。
图1-8 三极管非门电路
V
A
=0V时，三极管的发射极电压小于死区电压，满足截止条件，所以三极管截止，
V
L
=
V
CC
=5V。
V
A
=5V时，三极管的发射极正偏，三极管导通，只要合理选择电路参数，使它满足饱和条件
I
B
>
I
Bs
（式中
I
B
为基极电流，
I
Bs
为饱和基极电流），三极管就会工作于饱和状态，此时
V
L
=
V
CES
≈0V（0.3V）。
V
CES
为三极管集电极和发射极间饱和导通压降。
此电路不管采用正逻辑体制还是负逻辑体制，都满足非运算的逻辑关系。所谓正逻辑是指高电平为逻辑1，低电平为逻辑0；所谓负逻辑是指高电平为逻辑0，低电平为逻辑1。
为了消除二极管门电路在串接时产生的电平偏离问题，提高该门电路带负载能力，常将二极管与门和或门与三极管非门组合起来，组成与非门和或非门电路，如图1-9所示，即为DTL与非门电路。该电路的逻辑关系如下。
当3个输入端都接高电平时（
V
A
=
V
B
=
V
C
=5V），VD
l
～VD
3
都截止，而VD
4
、VD
5
和VT导通。可以验证，此时三极管饱和，
V
L
=
V
CES
≈0.3V，即输出低电平。
V
CES
为三极管集电极和发射极间饱和导通压降。
在3个输入端中只要有一个为低电平（0.3V），则负极接低电平的二极管导通，由于二极管正向导通时的钳位作用
V
P
≈lV，从而使VD
4
、VD
5
和VT都截止，
V
L
=
V
CC
=5V，即输出高电平。
可见该电路满足与非逻辑关系，即L=（A·B·C）′。
图1-9 二极管、三极管与非门电路
以双极型半导体管为基本元件，集成在一块硅片上，以实现一定逻辑功能的电路称为双极型数字集成电路。双极型数字集成电路中应用最多的一种是 TTL 电路。
图1-10所示为一个典型的TTL与非门电路。电路由输入级、中间级、输出级三部分组成。
图1-10 TTL与非门电路
1）输入级 输入级由VT 1 和R b1 组成。VT 1 是一个多发射极三极管，可以把它看成是发射级独立而基极和集电极分别并联在一起的三极管。输入级采用多发射极三极管作为与门，可以减少存储时间。
2）中间级 中间级由VT 2 和R c2 、R e2 组成倒相放大器，输出两个相位相反的信号，驱动由VT 3 、VT 4 组成的推拉式输出级。它利用VT 2 的放大作用，为输出管（VT 3 ）提供较大的基集电流，加速输出管的导通。
3）输出级 输出级由VT 3 、VT 4 、VD和R c4 组成。三极管（VT4）、二极管（VD）和R c4 组成VT 3 的有源负载，互补工作，提高了输出级的带负载能力。