基本電路
下圖就是一個ttl反相器的基本電路。 該電路由三部分組成： 由三極體t1組成電路的輸入級； 由t3、t4和二極體d組成輸出級； 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vi2轉換為互補的雙端輸出信號vi3和vi4，以驅動t3 和t4。
原理
這裡主要分析ttl反相器的邏輯關係,並估算電路中有關各點的電壓，以得到簡單的定量概念。
（1）當輸入為高電平，如vi=3.6v時，電源vcc通過rbl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，如 vo=0.2v。此時 vb1=vbc1+vbe2+vbe3=（0.7+0.7+0.7）v=2.1v
t1的發射結處於反向偏置 ，而集電結處於正向偏置。所以t1處於發射結和集電結倒置使用的放大狀態。由於t2和t3飽和，輸出 vc3 =0.2v，同時可估算出vc2的值：vc2=vce2+vb3=（0.2+0.7）v=0.9v
此時，vb4=vc2=0.9v。作用於t4的發射結和二極體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係：輸入為高電平時，輸出為低電平。
（2）當輸入為低電平且電壓為0.2v時，t1的發射結導通，其基極電壓等於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作用於t1的集電結和t2、t3的發射結上，所以t2、t3都截止，輸出為高電平。
由於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
同樣也實現了反相器的邏輯關係：輸入為低電平時，輸出為高電平。
主要參數
(1) 輸出高電平uoh ：典型值為3v。 (2) 輸出低電平uol：典型值為0.3v。 (3) 開門電平uon：一般要求uon≤1.8v。 (4) 關門電平uoff：一般要求uoff≥0.8v。 在保證輸出為額定低電平的條件下，允許的最小輸入高電平的數值，稱為開門電平uon。 在保證輸出為額定高電平的條件下，允許的最大輸入低電平的數值，稱為關門電平uoff。 (5) 閾值電壓uth：電壓傳輸特性曲線轉折區中點所對應的ui值稱為閾值電壓uth（又稱門檻電平）。通常uth≈1.4v。 (6) 噪聲容限（ unl和unh ）：噪聲容限也稱抗干擾能力，它反映門電路在多大的干擾電壓下仍能正常工作。 unl和unh越大，電路的抗干擾能力越強。
