集电极开路输出是以输出电路的晶体管发射极作为公共端，而且集电极悬空的输出电路。是通过NPN三极管来实现的，输出端为三极管的集电极。利用三极管的导通和截止形成的开关控制信号。输出点与数字公共端子之间，相当于一个微型开关。可外接电源和负载，由外接电源、负载、端子内部开关形成电流通路。通常分为NPN集电极开路输出和PNP集电极开路输出。
集电极开路输出的结构如上图1所示，右边的三极管集电极什么都不接，叫做集电极开路（左边的三极管为反相用）。当左端的输入为“0”时，左边的三极管截止（即集电极c跟发射极e之间相当于断开），5v电源通过1k电阻加到右边的三极管上，右边的三极管导通，当左端的输入为“1”时，左边的三极管导通，而后面的三极管截止。
将图1简化成图2，图2中的开关受软件控制，左边晶体管为“1”时断开，为“0”时闭合。当开关闭合时，输出直接接地，所以右边输出电平为0。当开关断开时，输出端悬空了，即高阻态。这时电平状态未知，如果后面一个电阻负载（即使很轻的负载）到地，那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了，所以这个电路是不能输出高电平的。
图三中1k的电阻即上拉电阻。如果开关闭合，则有电流从1k电阻及开关上流过，由于开关闭合时电阻为0，所以在开关上的电压为0，即输出电平为0。如果开关断开，开关电阻为无穷大，所以流过开关的电流为0，因此在1k电阻上的压降也为0，所以输出端的电压就是5v了，这样就能输出高电平了。
但是这个输出的内阻是比较大的（即1k），如果接一个电阻为r的负载通过分压计算，就可以算得最后的输出电压为5*r/(r+1000)伏，即5/(1+1000/r)伏。所以，如果要达到一定的电压的话，r就不能太小。如果r真的太小，而导致输出电压不够的话，那我们只有通过减小那个1k的上拉电阻来增加驱动能力。但是，上拉电阻又不能取得太小，因为当开关闭合时，将产生电流，由于开关能流过的电流是有限的，因此限制了上拉电阻的取值，另外还需要考虑到，当输出低电平时，负载可能还会给提供一部分电流从开关流过，因此要综合这些电流考虑来选择合适的上拉电阻。
对于漏极开路（od）输出，跟集电极开路输出是十分类似的。将上面的三极管换成场效应管即可。这样集电极就变成了漏极，oc就变成了od，原理分析是一样的。
什么是上拉电阻？下拉电阻？
集电极开路输出在使用时一般要加上拉电阻，主要取决于后级电路对该信号的需求，并不是一定要加上拉电阻的。如果负载需要高电压，而输出口的输出电压又不够，就需要加上拉电阻。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平！电阻同时起限流作用！下拉同理！上拉是对器件注入电流，下拉是输出电流，弱强只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分。对于非集电极（或漏极）开路输出型电路（如普通门电路）提升电流和电压的能力是有限的，上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路提供输出电流通道。
差动传输在两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的是逻辑0还是逻辑1。
差动输出方式抗干扰性强，能够有效抑制电磁噪声干扰，时序定位精确，差动信号的开关变化位于两个信号的交点，不像普通信号通过高低两个阈值电压来判断，差动输入输出和单端输入输出相比，不是速度更快，而是拿来做速度要求更好的硬件高速脉冲输入输出脉冲性更加合适。
差动输出的两组脉冲各有单独的线路，抗干扰能力强，传输距离远。集电极开路输出方式抗干扰能力差，但是便宜。例如伺服驱动器的差动输出方式就是将正转和反转分成两组信号输出，正转就发出正脉冲，反转则发出负脉冲。
推挽输出使用两个反向的晶体管来决定逻辑高还是逻辑低。 当基极为低时，底部三极管导通，顶部三极管截至，负载电压为0V。 当基极为高时，顶部三极管导通，底部三极管截至，负载上产生5V电压。
使用推挽输出方式可以弥补开路集电极输出的一些缺陷，但两者都是单端输出。在布线距离较长的应用或存在电磁噪声和干扰的环境中，使用单端输出具有一定局限性。当信号电缆长度超过一米时，建议使用差动信号。
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