反相其實就是電平轉換，高低電平之間的轉換

利用三極體的飽和導通特性，我們可以設計出高電平轉換成低電平的反相器，也可以設計出低電平轉換成高電平的反相器

NPN三極體實現高電平轉低電平的反相器當輸入為低電平時，NPN三極體截止，輸出端為高電平當輸入為高電平時，NPN三極體飽和導通，三極體的Vce電壓小於0.7V，我們認為是低電平

這就是一個用NPN三極體實現高低電平轉換的反相器了

PNP三極體實現實現高電平轉低電平的反相器當輸入為低電平時，PNP三極體飽和導通，輸出端為高電平當輸入為高電平時，PNP三極體截止，輸出端為低電平

這就是一個用PNP三極體實現高低電平轉換的反相器了

三極體是電子電路中常用的元器件，即可以工作線上性區實現小訊號的放大作用；又可以工作在非線性區實現電子開關的作用。題目想用三極體實現反相器，即輸入為高電平則輸出為低電平；輸入為低電平則輸出為高電平，輸出和輸入正好相反，起到了反相器的作用。這時三極體工作在截止和飽和狀態。下面介紹三極體實現反相器的工作原理。

1 NPN三極體實現反相器

NPN三極體在實現反相器功能時，輸出訊號在集電極上，所設計的電路如下圖所示。

當輸入訊號為高電平時，NPN三極體處於導通狀態，三極體CE之間的壓降非常小近似於短路狀態，所以輸出訊號為低電平；當輸入訊號為低電平時，NPN三極體處於截止狀態，此時三極體處於截止狀態，三極體的CE極處於斷路狀態，輸出訊號輸出高電平。從輸出和輸入的邏輯關係上，實現了反相。

2 PNP三極體實現反相器

PNP三極體所實現反相器的電路圖如下圖所示。

輸入訊號為高電平時，三極體截止，CE極處於斷路狀態，輸出訊號為低電平；輸入訊號為低電平時，三極體導通，CE極之間近似於短路，輸出訊號為高電平。從輸出和輸入訊號的邏輯關係上，三極體實現了訊號的反相。

三極體實現的反相器

運用三極體是可以實現反相器功能的，下面簡單的與朋友們說說用三極體是如何實現的？在電子電路中我們也常常可以看到用三極體實現的反相器。當輸入端給高電平的時候，那麼輸出端就輸出低電平；當輸入端給低電平的時候，那麼輸出端就輸出高電平。一般使三極體能在飽和狀態與截止狀態工作時就能夠實現反相器的功能，也就是說三極體要能夠工作在開關量的狀態。那麼要使三極體電路處於適合開關量的工作狀態必須給三極體外圍加裝適合的外圍電阻，例如下圖所示，我們可以用PNP和NPN兩種型別的三極體，在其基極上接一個10千歐的電阻，在其集電極上接一個1.5千歐的電阻，為了使三極體能可靠的截止，還要加接一個20K的下偏置電阻，這樣就可以實現三極體的反相器功能了。

其輸出與輸入波形圖如下面所表示的那樣，它們的輸入狀態與輸出狀態處於反相狀態。

場效電晶體（MOS）實現反相器

在實際電路中組成的反相器往往是用MOS管組成的，它是利用P溝道型的PMOS管和N溝道型的NMOS管進行互補而成的。PMOS管在電路中起到負載的作用，NMOS管在電路中起到驅動的作用。電路中分別把它們的柵極（G）連線在一起作為反相器的輸入端，輸出端則是把它們的漏極（D）連線在一起。

在電路中我們可以分析出，當輸入端VI是低電平時，即VI=0V，這時NMOS管（下面的MOS管）時截止的，而PMOS管是導通的（上面的MOS管），這時電路輸出的電壓為VO=Vdd 是高電平；同樣的方法我們可以分析到當輸入端VI是高電平時，即VI=Vdd，這時NMOS管（下面的MOS管）時導通的，而PMOS管是截止的（上面的MOS管），這時電路輸出的電壓為VO=0V 是低電平。

專用反相器的積體電路

另一個實現的方法就是為了提高整合度，現在大部分都採用了積體電路的方式來達到反相器的功能，現在具有反相器功能的積體電路還是比較多的，常見的有CD4069、和一些74LS04整合晶片等，例如74LS04就是一個6非門積體電路，它的工作電壓是5V，其內部含有6個COMS反相器，從圖中可以見到當輸入為高電平的時候輸出為低電平從而實現了反向器的功能。如下圖所示的那樣。

CD4069反相器整合晶片

我們能夠見到的整合反相器的晶片有CD4069、MC14069、74HC4069三款晶片，而CD4069以三者中比較常見的一款整合反相器晶片，它們都有一個共同的特點就是當輸入端加高電平，輸出端就輸出低電平；輸入端加低電平，輸出端就會輸出高電平。其圖形如下圖所示的那樣。

這種晶片一般在聲控開關電路、延時電路等場合可以見到它們。

反相器的原理就是當輸入訊號為1時，輸出為0；當輸入訊號為0時，輸出訊號為1。使用三極體實現反相器的原理挺簡單，只要一個三極體就可以，下面透過NPN三極體和PNP三極體例項進行講解。

NPN三極體

如下圖為NPN三極體實現反相器的原理，跟三極體當電子開關控制負載通斷的原理類似。當輸入訊號為低電平（0V）時，NPN三極體處於截止狀態，輸出為高電平（VCC）；當輸入訊號為高電平（VCC）時，NPN三極體導通，輸出為低電平（0V）。R1為基極限流電阻，選擇限流電阻R1的阻值時，最好使三極體處於飽和區域，這樣三極體的導通內阻最小，VCE的壓降最小，輸出低電平時的電壓更接近0V。電阻R2屬於上拉電阻，其阻值一般選取4.7k、5.1k、10k、20k等，一般情況下3k~20k左右都可以，其阻值最好不要選擇太小，阻值太小三極體的功耗較大。

▲NPN三極體實現反相器原理

PNP三極體

使用PNP三極體實現反相器的原理和NPN型三極體類似，也是使三極體工作於截止/導通狀態，其原理如下圖所示。

當輸入訊號為低電平（0V）時，NPN三極體處於導通狀態，輸出為高電平（VCC）；當輸入訊號為高電平（VCC）時，NPN三極體處於截止狀態，輸出為低電平（0V）。

R1阻值的選取也是儘量使三極體導通時處於飽和區域，R2屬於下拉電阻，其阻值一般選取4.7k、5.1k、10k、20k等，一般情況下3k~20k左右都可以，和NPN三極體上拉電阻一樣。

▲PNP三極體實現反相器原理

總結：三極體作反相器在電路設計當中經常會用到，沒必要去挑選反相器晶片，一般在多路訊號需要反相時，選擇專用反相器晶片設計電路更方便、簡潔。比如74HC04D屬於6路反相器，一個整合晶片可以實現6路訊號反相，比使用三極體在設計電路上更簡單。但是很多情況下，只需一兩個訊號反相時，直接使用三極體也很方便，可以不必要使用反相器晶片。

晶體三極體有三種工作狀態→飽和導通區，線性工作區，截止區。一般在數位電路中只使用兩種工作區→即飽和區和截止區，而在模擬工作電路一般要禁止使用飽和區和截止區，而要使用線性工作區。晶體三極體從基極輸入電壓或者電流，因為三極體具有電流放大作用，在使用共發射極電路時，三極體的基極電壓(電流)越高，則集電極電壓越低，這就是你說的反相器，而不論三極體工區在飽和區或線性區截止區。