TTL（Transistor - Transistor Logic）是由双极型晶体管 BJT（三极管）集成逻辑构成芯片或者器件。TTL 逻辑门判断输入信号为高电平 (1) 或低电平 (0) 的关键阈值电压是 2.0V。当输入电压 > 2.0V 时通常被认为是高电平 (1)；输入电压 < 0.8V 时通常被认为是低电平 (0)；而电压在 0.8V 到 2.0V 之间的区域称为不确定区或过渡区，逻辑状态在此区域无法保证，应避免输入停留在此范围。
TTL 对于高低电平的认定是基于内部三极管结构，其是多发射极输入三极管和推挽输出级（图腾柱输出），输入信号直接控制三极管的导通与截止。设定 V_IHmin = 2.0V 是为了确保输入级的三极管能可靠地进入截止状态（当输入为高时），使输出级的下拉管截止、上拉管导通，从而输出高电平。设定 V_ILmax = 0.8V 是为了确保输入级的三极管能可靠地进入饱和导通状态（当输入为低时），使输出级的下拉管饱和导通、上拉管截止，从而输出低电平。同时，这种不对称的阈值（2.0V 高，0.8V 低）提供了噪声容限。高电平噪声容限 V_NH = V_OHmin - V_IHmin (例如 2.4V - 2.0V = 0.4V)，低电平噪声容限 V_NL = V_ILmax - V_OLmax (例如 0.8V - 0.4V = 0.4V)。早期的硅平面工艺和 5V 电源电压决定了这些相对较低的阈值电压。较低的阈值（尤其是低电平阈值）有助于提高开关速度（三极管更容易饱和导通），但也导致静态功耗相对较高。
TTL 有多种常用类型，标准 TTL (74 系列) 如 7400、7404，功耗和速度中等；低功耗 TTL (74L 系列) 如 74L00，牺牲速度换取更低功耗；高速 TTL (74H 系列) 如 74H00，牺牲功耗换取更高速度；肖特基 TTL (74S 系列) 如 74S00，在晶体管的基极 - 集电极结上并联肖特基二极管，防止深度饱和，显著提高速度（比 74 系列快），但功耗增加；低功耗肖特基 TTL (74LS 系列) 如 74LS00，是、经典的 TTL 系列，在 74S 基础上增大电阻值以降低功耗，速度比 74S 稍慢但远快于标准 74 系列，功耗显著低于 74S，在功耗和速度之间取得了非常好的平衡；先进肖特基 TTL (74AS 系列) 如 74AS00，是 74S 的改进版，速度更快；先进低功耗肖特基 TTL (74ALS 系列) 如 74ALS00，是 74LS 的改进版，功耗更低或速度更快。
CMOS 技术
CMOS（Complementary Metal - Oxide - Semiconductor）具有极高输入阻抗，其栅极由绝缘的氧化物层隔离，输入阻抗极高（通常在 10^12 Ω 以上），几乎不吸收直流电流（仅在开关瞬间有微小位移电流），这使得 CMOS 的静态输入功耗几乎为零。CMOS 逻辑的阈值电压通常设计在电源电压 VDD 的中间位置附近。对于标准 5V 工作的 CMOS，典型值为：输入电压特性方面，供电电压范围是 3 - 18V，低电平为 0.3VCC，高电平为 0.7VCC；输出电压特性方面，低电平为 0.1VCC，高电平为 0.9VCC。
CMOS 有多个常见系列，4000 系列如 CD4001、CD4011，是早的通用 CMOS 系列，工作电压范围宽（3 - 18V），速度慢，驱动能力较弱；74HC 系列如 74HC00，是高速 CMOS，速度与 74LS TTL 相当甚至更快，驱动能力显著强于 4000 系列，功耗极低，但输入 / 输出电平与 TTL 不完全兼容（输入需要接近 VDD 的高电平）；74HCT 系列如 74HCT00，是高速 CMOS 且 TTL 兼容输入，是 74HC 系列的变体，专门修改了输入级阈值电压，使其与 TTL 电平完全兼容（V_IHmin = 2.0V, V_ILmax = 0.8V），可以直接接受 TTL 输出驱动，其他特性（速度、功耗、输出摆幅）与 74HC 相同；74AC / 74ACT 系列如 74AC00、74ACT00，是先进 CMOS (TTL 兼容)，速度比 74HC/HCT 更快，驱动能力更强，74ACT 的输入阈值与 TTL 兼容；74AHC / 74AHCT 系列如 74AHC00、74AHCT00，是先进高速 CMOS (TTL 兼容)，在速度、功耗、驱动能力方面进一步优化 74HC/HCT；LV (Low Voltage) 系列如 74LV、74LVC、74LVT、74ALVC 等，工作电压降低（如 5V, 3.3V, 2.5V, 1.8V），针对低电压、低功耗应用优化，LVC/LVT 等通常具有 TTL 兼容输入（在对应电压下）和总线保持功能。
CMOS 与 TTL 的比较
控制类型：TTL 是双极型电流控制器件，CMOS 为单极性电压控制器件。
供电电压：TTL 常用 5V 供电，而 CMOS 的供电电压更为多样化，有 5V、3.3V、2.4V、1.8V 等。
抗干扰能力：TTL 抗干扰能力弱，噪声容限小，主要是因为 CMOS 逻辑电平范围宽，高电平阈值区间与低电平区间的距离大，抗干扰能力强；但 CMOS 器件输入阻抗大，容易捕捉干扰，噪声大。不过 CMOS 输出阻抗低，在 KΩ 范围内；CMOS 器件不用的输入引脚必须接地或者固定电平，（即注意静电防护）而 TTL 器件引脚悬空默认高电平。
功耗：CMOS 具有压倒性优势，TTL 功耗大，CMOS 功耗低，静态功耗几乎没有，只有在电平切换时才有大电流。
工作速度：TTL 器件工作速度快，传输延时 5 - 10ns；CMOS 传输延时 25 - 50ns。早期的 4000 系列 CMOS 速度慢于标准 TTL，但现代的 74HC/HCT、74AC/ACT、AHC/AHCT 等高速 CMOS 系列的速度已经达到甚至超过了大多数 TTL 系列（如 74LS）。例如，74AC/ACT 的传播延迟远小于 74LS。TTL 中的 74AS/74F 系列曾是速度，但现在的高速 CMOS（如 74AUC、74ALVC）在低电压下也能达到极高的速度。
在现代设计中，除非有特殊原因（如极端高速、遗留系统兼容），CMOS（尤其是 74HC/HCT、LV 系列等）是的，主要得益于其极低的功耗、高噪声容限、宽电压范围和成熟的低成本高集成度工艺。而 TTL 主要存在于一些老旧设备或特定接口中。
