门电路分为：分立元件门电路和集成门电路。集成门电路又分为：集成TTL门电路和集成MOS门电路。
构成门电路的主要元器件：是各种半导体元件器，如二极管、三极管和场效应管。且它们均工作在开、关状态，用以实现门电路输出高、低两种电平。因此称其为“电子开关”。理想情况下，开关状态的转换是瞬间完成的，但实际中这种理想开关是不存在的。
1、半导体器件的开关特性
（1）二极管正偏时导通， 等效成0.7 V的电压源，其等效电路如下图（a）所示。（注意：理想情况下，二极管正偏时可看成短路，相当于开关闭合）。
（2）二极管反偏时截止，此时二极管相当于开关断开，其等效电路如下图（d）所示。
2、半导体三极管的开关特性
（1）当工作在截止状态时，发射结反偏，集电结也反偏，此时c-e间相当于开关断开。三极管截止时的等效电路如下图（a）所示，三个电极如同断开的开关。
（2）当工作在饱和状态时，发射结正偏偏，集电结也正偏，三极管c-e间相当于一个闭合开关。 等效电路如下图（b）所示。
3、MOS管的开关特性
4、分立元件门电路
二极管与门:
与门是实现与逻辑功能的电路，它有多个输入端和一个输出端。由二极管构成的与门电路如图（a）所示，uA、uB为输入电压信号，uY为输出电压信号；图（b）为与门的逻辑符号，其中A、B为输入变量，Y为输出变量。
二极管或门:
或门是实现或逻辑功能的电路，它也有多个输入端和一个输出端。由二极管构成的或门电路如图（a）所示，uA、uB为输入电压信号，uY为输出电压信号，其输入信号的高、低电平仍取5V和0V，图（b）所示为或门的逻辑符号。
三极管非门（反相器）:
实现非逻辑功能的电路是非门电路，也称反相器。利用三极管的开关特性，可以实现非逻辑运算。
5、集成门电路
TTL与非门：
工作原理：
在图（a）中，若输入端中至少有一个是低电平0 V，则T1管基极电位uB1 = 0.7 V，这0.7 V电压不能使T1集电结、T2发射结、T4发射结三个PN结导通，所以T2、T4截止。此时，VCC通过R2使T3导通，uo = VCC -IB3R2 - uBE3 - uD3 ≈ VCC - uBE3 - uD3 ≈ 5-0.7-0.7 = 3.6V，输出为高电平UOH。
当输入信号A、B均为高电平3 V时，T1基极电位升高，足以使T1集电结、T2发射结、T4发射结三个PN结导通，三个PN结一旦导通，T1基极电位即被钳位于2.1V。T1的发射结反偏，集电结正偏，处于倒置工作状态，T1失去电流放大作用。三极管T2、T4导通后，进入饱和区，uo =UCES4 = 0.3 V，输出为低电平UOL。
由此可见，只要输入端有一个为低电平，则输出高电平；只有输入端全为高电平时，才输出低电平。所以图（a）实现的是与非逻辑关系。下图所示是两种TTL集成与非门74LS00和74LS20的引脚排列图。74LS00内部集成了四个完全相同的2输入与非门，故简称为四-2输入与非门；74LS20为二-4输入与非门。
主要技术参数：
（1）输入、输出的高低电平
输入和输出高、低电平的数值为：
输出高电UOH = 3.6 V
输出低电平 UOL = UCES = 0.2 V
输入低电平 UiL = 0.4 V
输入高电平 UiH = 1.2 V
这些电平值是一种较理想的情况。对于TTL门电路（如74系列）来说，高、低电平的标准电压值为：UOL = 0.4 V，UOH = 2.4 V，Ui L = 0.8 V，Ui H = 2 V。
（2）噪声容限
实际的门电路都有一定的抗干扰能力。所谓抗干扰能力是指：电路在干扰信号的作用下，维持原来逻辑状态的能力。把在保证电路输出逻辑值不变（或者说uo变化范围不超过允许限度）的条件下，输入电平的允许波动范围称为输入端噪声容限。
在实际的数字系统中，往往前一级电路的输出就是后一级电路的输入。若设前级输出高电平的最小值为UOHmin，后级输入高电平的最小值为UIHmin，则它们的差值称为高电平噪声容限，用UNH表示，即
UNH = UOHmin – UiHmin
若设前级输出低电平的最大值为UOLmax，后级输入低电平的最大值为UiLmax，则它们的差值称为低电平噪声容限，用UNL表示，即
UNL = UILmax - UOLmax
（3）扇入、扇出系数
① TTL门电路的扇入系数取决于它的输入端的个数，例如一个3输入的与非门，其扇入系数Ni = 3。
② 扇出系数的情况则稍复杂。由于实际应用中，门电路输出端一般总接有一个或几个门。承受前级门输出信号的后级门称为前级门的负载门；带动负载门的前级门称为驱动门。驱动门输出的电流称为驱动电流；流经驱动门又流经负载门的电流称为负载电流。
负载电流又有两种情况，一种是负载门电流灌入驱动门输出端，这种负载叫做灌电流负载，如图（a）所示，此时，驱动门输出为低电平UOL，为了保证输出UOL不高于规定值（0.4 V），要求负载门的个数不能无限制地增加。在输出为低电平的情况下，所能驱动同类门的个数由下式决定 ：
另一种情况是，负载门电流是从驱动级中拉出来的，这种负载叫拉电流负载，如图（b）所示，此时，驱动门输出为高电平UOH，同样，输出高电平UOH也不能低于规定值（2.4V）。这样，输出为高电平时的扇出系数为
（4）传输延迟时间
传输延迟时间是表征门电路开关速度的参数。由于门电路中的二极管、三极管在状态转换过程中都需要一定的时间，且电路中有寄生电容的影响，因此，门电路从接收信号到输出响应会有一定的延迟。下图示意画出了与非门输入、输出的对应波形。平均延迟时间tpd为：
6. 集成TTL非门、或非门、集电极开路门和三态门
（1）TTL非门（反相器）
电阻组成：图（a）是TTL非门的基本电路，除了输入级T1由多发射极三极管改为单发射极三极管外，其余部分和图与非门完全一样。图（b）所示为集成反相器74LS04的引脚排列图，74LS04中包含6个相互独立的反相器。
工作原理：当输入电压ui = UiL= 0 V时，T1基极电流iB1流入发射极，即由非门输入端流出，因此iB2 = 0，T2截止，显然T4基极也没有电流，也截止。而T3和D将导通，uo = UOH =3.6 V，输出为高电平。当输入电压ui = UiH =3.6 V时，T1倒置，iB1流入T2基极，使T2饱和导通，进而使T4饱和导通，而T3和D将截止，uo = UOL ≤0.3V，输出为低电平。于是，电路实现了非逻辑关系。
（2）TTL或非门电阻组成：图（a）所示是TTL或非门的电路图，R1、T1、R1/、T1/构成输入级；T2、T2/ 和R2、R3构成中间级；R4、T3、D、T4构成输出级。图（b）所示为集成TTL或非门74LS02的引脚排列图，74LS02中包含4个相互独立的或非门。
工作原理：当输入信号A、B中只要有一个为高电平，例如A端ui =UiH = 3.6 V，那么iB1就会经过T1集电结流入T2基极，使T2、T4饱和导通，使得输出uo = UOL ≤0.3 V，为低电平。只有当输入信号A、B全为低电平时，iB1、i/B1均分别流入T1、T1/发射极，T2、T2/均截止，T4也截止，T3、D导通，输出为高电平。即电路实现的是或非逻辑功能。
（3）集电极开路门(OC门)
线与：在工程实践中，往往需要将两个或多个逻辑门的输出端并联，以实现与逻辑的功能，称为线与。
然而，前面介绍的TTL门电路，其输出端不允许并联使用，也就无法实现线与功能。这是因为，对于一般的TTL门电路（以TTL与非门为例），若将两个（或多个）与非门的输出端直接相连，与非门G1与G2输出端并联起来，当G1门输出高电平，G2门输出低电平时，G1门的T3导通，G2门的T4/ 导通，将产生较大的电流io从G1门流经G2门，然后流入参考点。该电流值将远远超出器件的额定值，很容易将器件损坏。
为了解决这一问题，可以采用集电极开路门（OC门）。OC门的输出端可以直接相连，实现线与。
（4）三态门（TSL门）
三态：基本的TTL门电路，其输出有两种状态：高电平和低电平。无论哪种输出，门电路的直流输出电阻都很小，都是低阻输出。TTL三态门又称TSL门（Three State Logic），它有三种输出状态，分别是：高电平、低电平和高阻态（禁止态）。其中，在高阻状态下，输出端相当于开路。三态门是在普通门的基础上，加上使能控制信号和控制电路构成的。
图（a）所示是使能端EN低电平有效的三态与非门的电路图及逻辑符号，“EN低电平有效”是指当使能控制端信号EN为低电平时，电路才实现与非逻辑功能，输出高电平及低电平，而当EN为高电平时，输出为高阻无效状态。图（b）是使能端EN高电平有效的三态与非门的电路图及逻辑符号，其EN的有效电平与图（a）正好相反。
（5）改进型TTL门电路——抗饱和TTL门电路
三极管的开关时间限制了TTL电路的开关速度。肖特基二极管也称快速恢复二极管，它的导通电压较低，为0.4V～0.5V，因此开关速度极短，可实现1ns以下的高速度，其图形符号如图（a）所示。为了提高TTL电路的开关速度，人们在三极管的基极和集电极间跨接肖特基二极管，以缩短三极管的开关时间，其图形符号如图（b）所示。加接了肖特基二极管的三极管称为肖特基三极管，其图形符号如图（c）所示。由肖特基三极管组成的门电路称为肖特基TTL电路，即STTL门，它的传输延迟时间在10ns以内。除典型的肖特基型（STTL型）外，还有低功耗肖特基型（LSTTL）、先进的肖特基型（ASTTL）、先进的低功耗型（ALSTTL）等，它们的技术参数各有特点，是在TTL工艺的发展过程中逐步形成的。
7、CMOS集成门电路
特点：集成MOS电路是数字集成电路的一个重要系列，它具有低功耗、抗干扰性强、制造工艺简单、易于大规模集成等优点，因此得到广泛应用。
CMOS门电路：MOS集成电路有N沟道MOS管构成的NMOS集成电路、P沟道MOS管构成的PMOS集成电路、以及N沟道MOS管和P沟道MOS管共同组成的CMOS集成电路。CMOS是“互补金属-氧化物-半导体”（complementary metal oxide semiconductor）的英文缩写。由于CMOS电路中巧妙地利用了N沟道增强型MOS管和P沟道增强型MOS管特性的互补性，因而不仅电路结构简单，而且在电气特性上也有突出的优点。正因为如此，CMOS电路的制作工艺在数字集成电路中得到了广泛应用。
（1）CMOS反相器
（2） CMOS与非门
/1 
