TTL反相器是TTL电路的基本环节。TTL集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用半导体三极管，所以称晶体管—晶体管逻辑门电路，简称TTL电路。TTL反相器可以看成是改变了输入电路和输出电路结构的BJT反相器。
下图就是一个TTL反相器的基本电路。
该电路由三部分组成：
由三极管T1组成电路的输入级；
由T3、T4和二极管D组成输出级；
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vI2转换为互补的双端输出信号vI3和vI4，以驱动T3和T4。
这里主要分析TTL反相器的逻辑关系,并估算电路中有关各点的电压，以得到简单的定量概念。
（1）当输入为高电平，如vI＝3.6V时，电源VCC通过Rbl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，如vO＝0.2V。此时VB1＝VBC1＋VBE2＋VBE3＝（0.7＋0.7＋0.7）V＝2.1V
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＝VCE2＋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）当输入为低电平且电压为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的集电结和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
同样也实现了反相器的逻辑关系：输入为低电平时，输出为高电平。
(1)输出高电平UOH：典型值为3V。
(2)输出低电平UOL：典型值为0.3V。
(3)开门电平UON：一般要求UON≤1.8V。
(4)关门电平UOFF：一般要求UOFF≥0.8V。
在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最小输入高电平的数值，称为开门电平UON。
在保证输出为额定高电平的条件下，允许的输入低电平的数值，称为关门电平UOFF。
(5)阈值电压UTH：电压传输特性曲线转折区中点所对应的uI值称为阈值电压UTH（又称门槛电平）。通常UTH≈1.4V。
(6)噪声容限（UNL和UNH）：噪声容限也称抗干扰能力，它反映门电路在多大的干扰电压下仍能正常工作。
UNL和UNH越大，电路的抗干扰能力越强。