В простейших элементах задержки в качестве узла пуска и порогового элемента используются логические элементы, например рассмотренной серии К511.
В элементе задержки срабатывания (рис. 3.12) при отсутствии пускового входного сигнала (Uвх=1) на выходе НЕ1 имеется нулевой сигнал, по резистору R1 проходит вытекающий входной ток НЕ2, а С1 заряжен небольшим напряжением, равным сумме U0вых+ I0вх R1. На выходе НЕ2 имеется единичный сигнал.
При появлении пускового входного сигнала Uвх= 0 на выходе НЕ1 появляется единичный сигнал, а С1 заряжается суммой токов через резистор R1 и вытекающим входным током элемента НЕ2, причем I0вх ≈0,1÷0,2 мА. Когда С1 зарядится до напряжения переключения, НЕ2 переключится, а С1 в установившемся режиме зарядится до напряжения, близкого к U1вых .При исчезновении пускового сигнала С1разряжается разностью втекающего выходного тока НЕ1 (I0вых) и вытекающего входного тока НЕ2 (U0вх). Время возврата такого элемента может быть близким к времени срабатывания, а использование конденсатора С1 недостаточно эффективно, поскольку зарядный ток не может быть малым из-за того, что при увеличении сопротивления резистора R1 растет падение напряжения I0вхR1, которое может превысить максимальное значение U0вх для элемента НЕ2. Для создания преимущественной задержки на срабатывание используется схема с разделительным диодом (рис. 3.13). При отсутствии пускового сигнала (Uвх=1) на выходе НЕ1 нулевой сигнал, который через VD1поступает на входы НЕ2, на выходе которого имеется единичный сигнал. Поэтому сопротивление резистора R1 может быть принято достаточно высоким, а R2 — низким. При появлении входного сигнала Uвх=0 на выходе НЕ1 появляется единичный сигнал, запирающий VD1 и конденсатор С1 заряжается по-прежнему суммой токов через R1 и входного тока НЕ2. При возврате элемента на выходе НЕ1 вновь появляется 0, который через диод VD1 непосредственно подается на входы НЕ2, что приводит к немедленному возврату элемента. Конденсатор С1 быстро разряжается через резистор R2 с малым сопротивлением, обеспечивая малое время готовности к повторному срабатыванию.
Для лучшего использования емкости конденсатора в качестве порогового элемента используется логический элемент с включенным на его входе транзистором. Как показано выше, входной ток такого элемента (ток базы транзистора) не превышает 10-20 мкА, а напряжение переключения (срабатывания) составляет 6,7—7В.
Элемент задержки срабатывания на время до 0,1—0,2 с (рис. 3.14) основан на разряде конденсатора. При отсутствии пускового входного сигнала (Uвх = 1) на выходе пускового элемента НЕ1 нулевой сигнал и через открытый диод VD1 и резистор R2 с малым сопротивлением С1 заряжен практически до Eп, а на выходе НЕ2 единичный сигнал. При появлении пускового сигнала Uвх = 0 на выходе НЕ2 единичный сигнал запирает диод VD1, а С1 начинает разряжаться суммой тока через R1 с большим сопротивлением и тока базы VT1. Когда С1разрядится до напряжения Eп — Uп, НЕ2 переключится, что соответствует срабатыванию схемы. При длительном пусковом сигнале С1разряжается практически до нуля. При возврате схемы на выходе НЕ1 вновь появляется 0, VD1 открывается, а НЕ2 без замедления возвращается в исходное состояние. Конденсатор C1 через R2 быстро заряжается почти до Еп и элемент задержки готов к повторному срабатыванию. Таким образом, рассмотренный элемент задержки обеспечивает задержку срабатывания, малое время возврата, а при используемых значениях Еп = 15 В, R1 = 100 кОм, R2 = 1 кОм, R3 = 200 кОм удельная выдержка времени 0,07-0,08 с/мкФ. Близкими свойствами обладает элемент задержки, основанный на заряде конденсатора (рис.3.15).
При отсутствии пускового сигнала Uвх = 1, на выходе НЕ1 имеется 0, VD1 открыт, а С1 заряжен небольшим положительным напряжением, равным сумме выходного нулевого напряжения НЕ1 и прямого падения напряжения на VD1. На выходе НЕ2 имеется 1. При появлении пускового сигнала Uвх = 0 на выходе НЕ2 появляется 1, VD1 запирается, и когда С1 зарядится суммой тока через R2 и тока базы VT1 до напряжения переключения НЕ2 (падением напряжения на резисторе R2 с малым сопротивлением можно пренебречь) на его выходе появится 0, что соответствует срабатыванию элемента задержки. При возврате элемента на выходе НЕ2 вновь появляется 0, VD1 открывается, что приводит к немедленному возврату элемента задержки, а С1 быстро разряжается через R2 до исходного напряжения. При тех же значениях сопротивлений резисторов, что и для схемы рис. 3.14, удельная задержка лишь несколько ниже указанной.