为了对门电路的工作原理有一个初步了解，在介绍 TTL 集成逻辑门和 CMOS 集成逻辑门之前，先对简单的晶体二极管与门、或门和晶体三极管非门（又称为反相器）作简要介绍，分析时以理想二极管（正向电阻为零、反向电阻无穷大）为前提。

（1）“与”门

“与”门有两个以上输入端和一个输出端。图 1（a）给出了由二极管组成的两输入“与”门电路，与其对应的逻辑符号如图 1（b）所示。

图 1　二极管与门电路及与门逻辑符号

图 1（a）中，A、B 为输入端，F 为输出端，输入信号为低电平 0 V 或高电平 +5 V。该电路根据输入信号取值的不同，可分为两种工作情况：

① 输入电压 V_A、V_B 均为低电平 0 V，或者其中一个为低电平 0 V 时，输入为低电平的二极管处于导通状态，使输出端 F 的电压被钳制在近似 0 V，即 V_F ≈ 0 V；

② 输入电压 V_A、V_B 均为高电平 +5 V 时，二极管 D1、D2 均截止，输出端 F 的电压等于电源电压 V_CC，即 V_F = +5 V。

由此可得该电路输入和输出的电压取值关系（表 1）。假定高电平表示逻辑值 1、低电平表示逻辑值 0，则该电路输入和输出之间的逻辑取值关系如表 2 所示。显然，该电路实现了“与”运算的逻辑功能，输出逻辑表达式为 F = A·B。

表 1、表 2　二极管与门的电压取值关系与逻辑取值关系

（2）“或”门

“或”门可以有两个或者两个以上输入端和一个输出端。由二极管构成的两输入“或”门电路如图 2（a）所示，与其对应的逻辑符号如图 2（b）所示。

图 2　二极管或门电路及或门逻辑符号

图 2（a）中，A、B 为输入端，F 为输出端，该电路同样可分为两种工作情况：

① 当两个输入端电压 V_A、V_B 均为低电平 0 V 时，二极管 D1、D2 均截止，输出端电压 V_F = 0 V；

② 当两个输入端电压 V_A、V_B 均为 +5 V，或者其中一个为 +5 V 时，输入为 +5 V 的二极管处于导通状态，使输出端 F 的电压为高电平，即 V_F ≈ +5 V。

由此可得该电路输入和输出的电压取值关系（表 3）和逻辑取值关系（表 4）。显然，该电路实现“或”运算的逻辑功能，输出 F 和输入 A、B 之间的逻辑关系表达式为 F = A + B。

表 3、表 4　二极管或门的电压取值关系与逻辑取值关系

（3）“非”门

“非”门又称为反相器，它有一个输入端和一个输出端。用晶体三极管构成的“非”门电路如图 3（a）所示，与其对应的逻辑符号如图 3（b）所示。

图 3　三极管非门（反相器）电路及非门逻辑符号

图 3（a）中，A 为输入端，F 为输出端。假定三极管饱和导通时集电极输出电压近似为 0 V，三极管截止时集电极输出电压近似为 +5 V，根据三极管工作原理可知：当输入 A 为低电平时，三极管截止，输出电压 V_F ≈ +5 V；当输入 A 为高电平时，三极管饱和导通，输出电压 V_F ≈ 0 V。输入和输出之间的电压取值关系（表 5）和逻辑取值关系（表 6）由此确定。

表 5、表 6　三极管非门的电压取值关系与逻辑取值关系

显然，该电路实现“非”逻辑功能，输出 F 与输入 A 的逻辑关系表达式为 F = ¬A。

上述由二极管、三极管构成的三种简单门电路虽然可以实现三种基本逻辑运算，但其负载能力、开关特性等均不理想，实际使用的是性能更好的各种集成门电路。