操縱桿的基本原理是將塑料桿的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的電子信息。這種基本的設(shè)計(jì)包括一個(gè)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(gè)接觸觸點(diǎn)。然后，從這些觸點(diǎn)引出普通電線連接到計(jì)算機(jī)。
印刷線路構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)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(gè)觸點(diǎn)傳送到另一個(gè)觸點(diǎn)。當(dāng)操縱桿處于中間位置時(shí)，也就是當(dāng)您還未將操縱桿推向任何一邊時(shí)，除了一個(gè)電路之外的所有其他電路均處于斷開(kāi)狀態(tài)。由于每條線路中的導(dǎo)體材料并沒(méi)有連接，因此電路中沒(méi)有電流通過(guò)。
每個(gè)斷開(kāi)部分的上方覆蓋著一個(gè)帶有小金屬圓片的簡(jiǎn)單塑料按鈕。當(dāng)您朝任一方向移動(dòng)操縱桿時(shí)，操縱桿便會(huì)向下擠壓其中的一個(gè)按鈕，使導(dǎo)電的金屬圓片接觸到電路板。如此一來(lái)，就可以閉合電路，完成兩個(gè)線路部分的連接。電路閉合之后，電流就會(huì)從計(jì)算機(jī)（或游戲控制臺(tái)）沿著一條線路流過(guò)，穿過(guò)印刷線路，通過(guò)另外一條線路返回計(jì)算機(jī)（或游戲控制臺(tái)）。
分壓器
每個(gè)分壓器由一個(gè)卷曲導(dǎo)軌形式的電阻和一個(gè)可移動(dòng)的觸臂組成。計(jì)算機(jī)電源的電流從輸入端開(kāi)始，通過(guò)卷曲的電阻和觸臂，流回計(jì)算機(jī)的操縱桿端口。
沿著導(dǎo)軌移動(dòng)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(duì)的另一端，電流將流經(jīng)整個(gè)長(zhǎng)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(gè)分壓器連接到操縱桿的一個(gè)軸，因此轉(zhuǎn)動(dòng)軸將會(huì)移動(dòng)觸臂。也就是說(shuō)，如果將操縱桿向前推動(dòng)到頭，則會(huì)將分壓器觸臂移動(dòng)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(dòng)。
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(guò)這種方式，分壓器先將操縱桿的物理位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再將信號(hào)傳遞到計(jì)算機(jī)上的操縱桿端口。
此電信號(hào)是模擬信號(hào)，是一種包含信息的變化的波形，就像無(wú)線電信號(hào)一樣。為了利用這種信息，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)內(nèi)部的卡（印刷線路板）通過(guò)使用非常粗糙的模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成這個(gè)任務(wù)。其基本思路是利用每個(gè)分壓器引起的電壓變化為電容充電，電容是一個(gè)簡(jiǎn)單的儲(chǔ)存電荷的電子元件（有關(guān)更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)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(shí)間越長(zhǎng)；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(jì)算電容充電所需的時(shí)間，通過(guò)這個(gè)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(cè)量到的充電速率是計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)值。當(dāng)計(jì)算機(jī)需要讀取操縱桿位置時(shí)，便會(huì)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(pán)的工作原理即是如此，通過(guò)方向盤(pán)直接轉(zhuǎn)動(dòng)分壓器觸臂。一些操縱桿還使用一個(gè)對(duì)應(yīng)于Z軸的分壓器，Z軸由操縱桿自身的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)。 一些操縱桿還帶有一個(gè)“大高帽"（操縱桿頂部的一個(gè)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(jiǎn)易操縱桿相同的開(kāi)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(shí)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。
