开漏（Open-Drain）或开集（Open-Collector）输出需要外接上拉电阻，以下是具体原因：

1. 工作原理决定

• 开漏输出：

• 由N沟道MOSFET构成，当MOSFET导通时，输出端被拉至低电平（接地）。

• 当MOSFET截止时，输出端呈现高阻抗状态，无法主动输出高电平。

• 开集输出：

• 由NPN双极型晶体管构成，当晶体管导通时，输出端被拉至低电平（接地）。

• 当晶体管截止时，输出端同样呈现高阻抗状态。

2. 上拉电阻的作用

• 提供高电平：

• 在输出端高阻抗时，上拉电阻将输出端拉至高电平（通常为电源电压VCC）。

• 实现线与逻辑：

• 在多设备共享总线的场景中（如I²C总线），上拉电阻使总线在空闲时保持高电平，当任意设备拉低总线时，总线呈现低电平，实现线与逻辑。

3. 不接上拉电阻的后果

• 输出高电平不稳定：

• 输出端高阻抗时，电平状态不确定，可能受噪声干扰。

• 无法实现线与逻辑：

• 总线在空闲时无法保持高电平，导致通信失败。

4. 特殊情况

• 内部集成上拉：

• 某些芯片（如部分微控制器）的I/O口可能内置上拉电阻，可通过配置寄存器启用，此时无需外部上拉电阻。

• 外部电路提供上拉：

• 如果后续电路（如总线）已提供上拉电阻，则无需重复添加。

5. 设计建议

• 上拉电阻取值：

• 通常选择1kΩ至10kΩ，具体值需根据驱动能力和信号速度要求调整。

• 功耗考虑：

• 上拉电阻过小会增加静态功耗，过大则可能影响信号上升时间。

总结

开漏/开集输出必须外接上拉电阻，以确保输出高电平的稳定性和实现线与逻辑。但在实际应用中，若芯片内部已集成上拉电阻或外部电路已提供上拉，则无需重复添加。