IIC的上拉电阻

I2C（Inter-Integrated Circuit）总线采用开漏输出（Open-Drain）是由其通信协议的核心需求决定的，这一设计是为了实现多设备共享总线和线与（Wired-AND）逻辑，确保通信的可靠性和灵活性。以下从技术原理和实际需求两方面详细解释：

一、开漏输出的核心特性

开漏输出的电路结构中，输出级仅包含一个 N-MOS 管（无 P-MOS 管）：

• 当输出低电平时，N-MOS 管导通，引脚直接连接 GND（0V）；
• 当输出高电平时，N-MOS 管截止，引脚处于高阻态（悬空），需通过外部上拉电阻连接到电源（如 VDD）才能输出高电平。

这一特性使得开漏输出引脚无法主动输出高电平，只能被动被上拉电阻拉高，或主动拉低电平。

二、I2C 总线为何依赖开漏输出

I2C 总线的核心需求是多主设备（Master）和多从设备（Slave）共享同一对信号线（SDA 数据 line 和 SCL 时钟 line），开漏输出是实现这一需求的关键：

1. 实现 “线与” 逻辑，避免总线冲突

I2C 总线上的所有设备（主设备和从设备）的 SDA 和 SCL 引脚均通过开漏输出连接到总线。当多个设备同时输出信号时：

• 若任意一个设备输出低电平（N-MOS 导通），总线会被强制拉低（0V）；
• 只有当所有设备都输出高阻态（不驱动总线）时，总线才会被上拉电阻拉高（VDD）。

这种 “线与” 逻辑确保了：即使多个设备同时试图控制总线，也不会出现高电平（VDD）和低电平（GND）直接短路的情况（若用推挽输出，两个设备分别输出高电平和低电平时，会形成大电流短路，损坏芯片）。

例如：当主设备 A 想发送高电平，而主设备 B 想发送低电平时，开漏输出会让总线