操縱桿的基本原理是將塑料桿的運動轉(zhuǎn)換成計算機能夠處理的電子信息。這種基本的設(shè)計包括一個安放在帶有彈性橡膠外殼的塑料底座上的操縱桿。在底座中操縱桿正下方位置裝有一塊電路板。電路板由一些“印刷線路"組成，并且這些線路連接到幾個接觸觸點。然后，從這些觸點引出普通電線連接到計算機。
印刷線路構(gòu)成了一個簡單的電路（該電路由一些更小的電路構(gòu)成）。這些線路僅僅將電流從一個觸點傳送到另一個觸點。當操縱桿處于中間位置時，也就是當您還未將操縱桿推向任何一邊時，除了一個電路之外的所有其他電路均處于斷開狀態(tài)。由于每條線路中的導(dǎo)體材料并沒有連接，因此電路中沒有電流通過。
每個斷開部分的上方覆蓋著一個帶有小金屬圓片的簡單塑料按鈕。當您朝任一方向移動操縱桿時，操縱桿便會向下擠壓其中的一個按鈕，使導(dǎo)電的金屬圓片接觸到電路板。如此一來，就可以閉合電路，完成兩個線路部分的連接。電路閉合之后，電流就會從計算機（或游戲控制臺）沿著一條線路流過，穿過印刷線路，通過另外一條線路返回計算機（或游戲控制臺）。
分壓器
每個分壓器由一個卷曲導(dǎo)軌形式的電阻和一個可移動的觸臂組成。計算機電源的電流從輸入端開始，通過卷曲的電阻和觸臂，流回計算機的操縱桿端口。
沿著導(dǎo)軌移動觸臂，可以增大或減小作用于流經(jīng)此電路的電流的電阻值。如果觸臂位于與分壓器輸入連接端相對的另一端，電流將流經(jīng)整個長度的電阻，因而電流遇到的電阻最大。如果觸臂靠近輸入端，則分壓器的電阻最小。
操縱桿每個分壓器連接到操縱桿的一個軸，因此轉(zhuǎn)動軸將會移動觸臂。也就是說，如果將操縱桿向前推動到頭，則會將分壓器觸臂移動到導(dǎo)軌的一端，如果向胸前回拉操縱桿，則將觸臂向另一方向移動。
改變分壓器的電阻值可以改變接入分壓器的電路中的電流。通過這種方式，分壓器先將操縱桿的物理位移轉(zhuǎn)換成電信號，再將信號傳遞到計算機上的操縱桿端口。
此電信號是模擬信號，是一種包含信息的變化的波形，就像無線電信號一樣。為了利用這種信息，計算機需要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，即精確的數(shù)值。
數(shù)字化
操縱桿在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，計算機內(nèi)部的卡（印刷線路板）通過使用非常粗糙的模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成這個任務(wù)。其基本思路是利用每個分壓器引起的電壓變化為電容充電，電容是一個簡單的儲存電荷的電子元件（有關(guān)更多信息，請參見電容器工作原理）。調(diào)節(jié)分壓器使電阻值越大，電容充電的時間越長；分壓器電阻值越小，電容充電速度越快。
先將電容放電然后再計算電容充電所需的時間，通過這個方式轉(zhuǎn)換器以此確定分壓器的位置，從而確定操縱桿的位置。測量到的充電速率是計算機可以識別的數(shù)值。當計算機需要讀取操縱桿位置時，便會執(zhí)行此操作。
將分壓器連接到旋轉(zhuǎn)的部件，可以將這種系統(tǒng)應(yīng)用到各種控
制系統(tǒng)中。例如，傳統(tǒng)的方向盤的工作原理即是如此，通過方向盤直接轉(zhuǎn)動分壓器觸臂。一些操縱桿還使用一個對應(yīng)于Z軸的分壓器，Z軸由操縱桿自身的轉(zhuǎn)動來帶動。 一些操縱桿還帶有一個“大高帽"（操縱桿頂部的一個用拇指操控的微型控制器）。這種小型操縱桿使用了與上一節(jié)中介紹的簡易操縱桿相同的開關(guān)系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)總體上可以很好地工作，但確實存在一些限制。在下一節(jié)中，我們將探討模擬系統(tǒng)的主要弊端并了解一些最新的解決方案。
