Phần xuất tín hiệu analog của Neo 380D được trang bị một cấu trúc pre-ampli với mạch điều khiển âm lượng M-eVOL, vốn ban đầu được phát triển cho dòng MOON Evolution. Người dùng có tùy chọn 1 trong 2 đầu ra có volume hoặc xuất tín hiệu nguyên bản không qua điều khiển volume. M-eVOL sử dụng phương pháp hiệu chỉnh âm lượng tuyến tính, đảm bảo tín hiệu không bị suy hao hoặc sai khác khi đi qua phần volume. Độ lớn mỗi bước chia được thực hiện ở 1,0dB.
MOON Neo 380D sử dụng bộ xử lý tín hiệu âm thanh số M-AJiC32 với tính năng kiểm soát nhiễu Jitter giúp tín hiệu có độ "sạch" cao và độ méo thấp nhất. Ngoài ra, nó còn giúp đảm bảo khả năng tương thích với hầu hết các nguồn phát số được phối ghép. Toàn bộ giai đoạn analog là một mạch vi sai cân bằng hoàn toàn để tăng dải động và tái tạo không gian của âm thanh xuất ra, giúp đạt được độ phân giải cao hơn, cũng như tỷ lệ tín hiệu - tiếng ồn (S/N) tăng lên đáng kể.
Simaudio đã trang bị cho Neo 380D gần như toàn bộ những đầu vào digital cần thiết với 8 tùy chọn bao gồm 2 AES/EBU, 3 S/PDIF, 2 TosLink và 1 USB, máy cũng có một đầu ra kĩ thuật số S/PDIF. Ngoài ra, với nguồn nhạc trên di động, Neo 380D cũng hỗ trợ kết nối không dây Bluetooth aptX thế hệ mới cho chất lượng streaming nhạc số tương đương chuẩn CD.