集電極開路輸出的IC其輸出端並不是必須要加上拉電阻，具體加不加上拉電阻要看後級電路及負載而定。下面我們以常用的電壓比較器LM393（其輸出級為集電極開路輸出）為例來介紹一下為何需要加上拉電阻。▲ 集電極開路輸出的LM393內部電路圖。▲ LM393輸出級外接的上拉電阻。

從上圖可以看出，LM393內部輸出級是一個NPN型三極體，其輸出端為該三極體的集電極，故稱這種輸出級為集電極開路輸出。比較器採用這種輸出級便於與後級電路介面。這種輸出級結構的IC在使用時若後級是一些TTL或CMOS數字IC，一般需要在其輸出端與電源正極之間接一個阻值合適的上拉電阻（圖2中的3KΩ和100KΩ皆為上拉電阻）。這樣不論後級電路工作電壓是否與LM393的供電電壓一致，只要在LM393的輸出級接一個上拉電阻，後級電路即可獲得合適的驅動電平訊號。

上拉電阻阻值的選取與電路的工作頻率、電源電壓及比較器輸出級的驅動能力有關。若是工作頻率較高（上百KHz），為了減小後級輸入電容的影響，該電阻一般取值2～10KΩ。在低頻應用時，為了節省電能，上拉電阻可以取值數十至上百KΩ，否則在比較器輸出端為低電平時，將有較大的電流流過上拉電阻。▲ 集電極開路輸出驅動LED指示燈時不需加上拉電阻。

對於這種集電極開路輸出的IC，若其輸出級驅動的負載為LED指示燈或蜂鳴器時，輸出級是不需要加上拉電阻的。如上圖所示，LM393輸出級驅動一個LED指示燈，此時只要接一個限流電阻R4即可。

集電極開路的輸出埠在使用的時候一般要加一個上拉電阻，這個主要取決於後級電路對該訊號的需求，並不是一定要加上拉電阻的。集電極開路輸出埠在比較器、光耦等器件中比較常見。光耦、比較器的集電極開路輸出埠如下圖所示。

集電極開路，是透過NPN三極體來實現的，輸出端為三極體的集電極。從上圖的光耦、比較器可以看出。輸出端是可以輸出低電平的，但是輸出高電平的時候其實是集電極輸出並沒有電平，使用者在使用的時候可以根據具體的電平情況接一個上拉電阻即可實現。這方便了使用者的使用，使用者不用再去進行電平轉換，電平幅度取決於使用者電路。

上圖是比較器接上拉電阻輸出電路。

下面以光耦電路作為例子介紹集電極開路輸出端接上拉電阻的工作原理，光耦的電路圖如下所示。

輸入側的開關按下後，發光二極體導通，輸出端導通，集電極和發射極導通從而使集電極為低電平，微控制器檢測到低電平；當左側輸入端開關斷開後，輸出端斷開，如果不接上拉電阻的話輸出端為高阻狀態，接了上拉電阻後微控制器就檢測到高電平。並且輸出端透過上拉電阻可以接到與左側不一樣的電平上，方便了使用者接不通的電平而不需要轉換。

集電極加上拉電阻可以讓三極體導通和截止

三極體集電極輸出的高低電平訊號是由三極體的導通和截止控制，集電極的上拉電阻是三極體導通和截止的關鍵地。其實也不一定是上拉電阻，PNP三極體是需要下拉電阻的。

NPN三極體集電極沒有接上拉電阻時，稱為集電極開漏輸出，由於集電極沒有電流Ic流入，直接檢測集電極是沒有訊號的。電路A沒有接上拉電阻，電路B增加了上拉電阻，在電路A中三極體沒有導通和截止的過程，所以OutputA是沒有訊號的；電路B加入了上拉電阻，當DR 為高電平時，三極體導通，Output為低電平，當DR 為低電平時，三極體截止，Output為高電平。如果三極體輸出用於驅動外部負載，其實不接上拉電阻功能也是可以的，因為負載需要接在VCC和三極體的集電極之間，電流Ic會從負載流入形成迴路。

電路C中,PNP三極體集電極沒有接下拉電阻，集電集沒有電流Ic流出，OutputC是沒有電平訊號變化的；電路D接入了下拉電阻，當DR為高電平時，三極體截止,OutputD為低電平，當DR為低電平時，三極體導通,OutputD為高電平。

PNP三極體驅動的負載需要接在集電極和GND之間，這時候，就算不接下拉電阻，電流Ic也會出負載流出，可以正常工作。

集電極開路輸出端或者MOS管漏極輸出端其性質都是一樣的，這種電路在數位電路中都要加上拉電阻。比如在微控制器P0口其內部驅動電路是MOS構成的，其結構就是一個漏極開路電路，其內部沒有上拉電阻。當微控制器I/O口輸出時，它會由程式根據控制要求來輸出高電平或低電平，假如這時P0口外部不加一個外加電阻，當需要一個高電平輸出時，由於是漏極開路而無法得到高電平，因此必須加上拉電阻才能得出所需的高低電平。這個電阻也是有要求的，不能太大也不能太小，在實際應用中P0口的上拉電阻一般為10K。如果電阻選大了其高低電平的速率會變低，功率也會變小。

下面我們再說說數位電路中的集電極開路電路，這種數位電路中一般都是用三極體構成的，它的工作狀態在截止和飽和導通二者之間迅速轉換。我們可以這樣假設，當三極體集電極不加上拉電阻時就沒有電流流入集電極，集電極就沒有訊號，因此也就得不到我們所需要的電平訊號。所以在數位電路中集電極開路的OC門是必須加上拉電阻的。另外說一句，這個上拉電阻也要選擇合適，不然的話會影響這個電路的驅動電流能力和功耗。

集電極開路，不加上拉電阻三極體集電極沒電不能正常工作。場效電晶體情況一樣。

除非負載提供相當於上拉電阻的電源通路，如集電極開路門驅動LED或繼電器等。

簡單回答你，從能量的角度來說，加上拉電阻，這是相對NPN三極體來說的，目的是為三極體提供足夠電流的電源。當為PNP三極體時，就應該是接下拉電阻，目的一樣，也是為了保證電源電流的流通。從後級負載開關的角度來說，加上拉電阻或是加下拉電阻，可以保證後級負載，在系統上電或是受干擾的情況下能處於一個開關穩態，我們可以很明確的知道它是處於高電平或是低電平。假如沒有這個上拉電阻或是下拉電阻，負載後極端是處於一個不穩態，比如對於邏輯TTL電平來說，他有不確定性，可能處於高電平，也可能處於低電平，亦或者處於高阻態。

希望以上可以幫助你理解。

這些基本的東西都搞不清楚就不要接觸電子了，自己找本模電的書好好讀讀，如果自己讀不通，就說明你根本不是做這個的料。