Der folgenden Beschreibung wird ein Mittelleiter-Wechselstromsystem zugrunde gelegt:
analoge Modelleisenbahn
Bei einer konventionellen oder analogen Modelleisenbahn bilden Transformator und Fahrregler eine Einheit. Eine Drehung am Fahrregler bewirkt, dass eine zwischen 0 und 16 Volt liegende Spannung direkt ans Gleis abgegeben wird. Eine auf der Anlage stehende Lokomotive nimmt diese Spannung über den Schleifer auf, der Motor beginnt sich zu drehen und die Lok kommt in Fahrt. Je weiter der Fahrregler aufgedreht wird, desto schneller fährt die Lokomotive. Das ist auch der Grund dafür, dass das Licht an der Lok nicht immer gleich hell brennt und im Stand ausgeht.
Befinden sich mehrere Lokomotiven auf der Modellbahn, dann fahren diese gleich langsam oder gleich schnell. Sollen nun mehrere Züge unterschiedlich bewegt werden, muss die Anlage in mehrere Stromkreise aufgeteilt werden. Dazu werden an den Schnittstellen als erstes die Mittelleiter isoliert und damit elektrisch voneinander getrennt. Als nächstes wird jeder Stromkreis über ein separates Anschlussgleis mit einem eigenen Trafo und Fahrregler verbunden. Das macht zum Beispiel Sinn bei Nebenstrecken, geschlossenen Streckenabschnitten, im Bereich von Bahnhöfen und in Bahnbetriebswerken.
digitale Modelleisenbahn
Bei einer digitalen Modelleisenbahn liegt überall am Gleis die gleiche Wechselspannung an. Diese wird von der Zentraleinheit erzeugt, mit digitalen Signalen überlagert und an die Anschlussgarnitur der Schienen abgegeben.
Jede digitale Lokomotive hat einen Decoder (Lokdecoder) eingebaut, welcher die Befehle der Zentraleinheit empfängt und die gewünschten Aktionen anstößt. Weil diese Informationen bis zur nächsten Änderung erhalten bleiben, ist mit der Digitaltechnik ein echter Mehrzugbetrieb möglich. So kann mit einer Lokomotive rangiert, mit der zweiten rückwärts gefahren und mit der dritten vorwärts beschleunigt werden. Da am Gleis permanent die gleiche Spannung anliegt, brennt im Gegensatz zur analogen Modelleisenbahn auch das eingeschaltete Spitzensignal einer stehenden Lok.