设计延时继电器时，要从电路的可靠性、延时时间和延时精度三个指标来考虑。下面以电路的最长延时时间为主，兼顾到可靠性与延时精度来讨论晶体管长延时继电器设计中应注意的几个问题。
1.RC电路充放电曲线和动作电压的选取
当以一恒定电压E通过电阻R向电容器C充电时（图1a），电容器C上的电压U\(_{c}\)将按图1b所示的指数曲线Uc（充）上升，U\(_{c（充）}\)=E（1-e\(^{-}\)\(\frac{t}{RC}\)）。如果电容器C上已经充有电压E，当通过电阻R放电时（图1c），则Uc按图1b中指数曲线U\(_{c}\)(放)下降，Uc（放）＝Ee-t;RC。图中τ是时间常数，它等于电阻R和电容C的乘积，即τ=R·C。若R和C的单位分别为欧姆和法拉或者分别为兆欧和微法，则τ的单位就是秒。
由图1b可以看出，在充、放电开始的一段时间内，U\(_{c}\)曲线上升或下降较快，随着时间的推移Uc的变化就越来越缓慢，曲线的斜率也就越来越小。当充、放电时间t超过3τ以后，U\(_{c}\)的变化已经很小，电压检出电路很难准确鉴别，在设计上已经失去意义。
以充电曲线为例，如果电源电压E和R、C值已定，选定继电器在某一电压V\(_{D}\)时动作（称VD为继电器动作电压），见图2。当电容器两端电压到达U\(_{c}\)=VD时继电器即动作，这就完成了延时的任务，图2中的t\(_{d}\)就是延时时间。由图中可以看出：VD选得小，t\(_{d}\)也小；VD大，t\(_{d}\)也大。VD越接近E，t\(_{d}\)越大。从延长延时时间的角度来看，VD似乎选得大一些较好，但当V\(_{D}\)接近电源电压E时，Uc曲线的斜率变得很小，将使延时精度降低。这是因为在电路中V\(_{D}\)值不可能十分精确地保持恒定，它总会有一些漂移。VD的漂移ΔV\(_{D}\)在Uc曲线的不同区段上对应的时间漂移Δt是不相等的，由图2可见，V\(_{D}\)越接近于E则Δt越大，也即延时精度越低。
为了能兼顾长延时和延时精度，动作电压V\(_{D}\)应选择在时间轴上t=τ值时所对应的Uc值附近。对充电电路来说，V\(_{D}\)应选在0.6～0.7E之间，对于放电电路VD则应选在0.3～0.4E之间。
2．电容器的时间常数τ\(_{c}\)与电容器的选择
由τ=R·C可看出，只要加大R和C的数值就可以制出任意长时间的延时继电器。理论上是如此，实际制作时却要受到电容器漏电等因素的限制。因为一个实际的电容器可以看做是一个理想的电容C和它的等效漏电阻R\(_{c}\)并联的元件，见图3。在一般电路中，由于Rc较大，往往可以不考虑它的存在。可是在延时电路中，R\(_{c}\)却是加长延时时间的主要障碍。
由于电容器的等效漏电阻R\(_{c}\)随电容量C的增大而减小，所以在RC电路中就不允许无限制地加大电容量，否则Rc的减小会严重地影响U\(_{c}\)曲线的形状，降低电路的延时精度，甚至破坏电路的正常工作。电容器的时间常数τc可以作为选择和评价电容器质量的参数。τ\(_{c}\)就是电容器的容量C和等效漏电阻Rc的乘积，τ\(_{c}\)＝Rc· C。实际挑选电容器时，可用下面介绍的方法进行测量和计算τ\(_{c}\)和Rc。
将电容器加上工作电压，等待一分钟（电解电容器在测试前要在额定电压下老练6小时），然后将电源断开，令电容器通过漏电阻放电，经若干小时后，用高阻电压表测量电容器两端的残余电压U\(_{c}\)，记下Uc的数值，用公式
τ\(_{c}\)=\(\frac{t}{ln}\)E;Uc
求出时间常数τ\(_{c}\)（式中t为放置时间，E为工作电压，Uc为测出残余电压）。为便于读者查用，我们将E=20伏，t=16小时，测得的残余电压U\(_{c}\)与计算得出的τc值列于表1。再根据τ\(_{c}\)=Rc·C求出等效漏电阻R\(_{c}\)值。
例如：一个CD8型耐压25伏、5000微法的电解电容器，经过20伏电压下老练6小时，切断电源，令其自行放电，16小时后测其残余电压U\(_{c}\)尚有11.5伏，查表1得τc=104×10\(^{3}\)秒，等效漏电阻
R\(_{c}\)=τcC=104×10\(^{3}\);5000=20.8兆欧。
图4是一些常用的电容器实际测试的结果，由图可以看出，常温下CL型涤纶电容器的τ\(_{c}\)约为10\(^{6}\)秒，50℃时约为5×105秒。这是目前常用的电容器中τc值最大的品种，在长延时继电器中最好采用这种电容器做计时电容器。大容量铝电解电容器中质量较好的常温下τ\(_{c}\)值可达10\(^{5}\)秒，在一些对精度要求不高的延时继电器中也可以采用。此外，在相同容量的情况下，额定耐压较高的电容器，相对地τc较大。由于电容器的τ\(_{c}\)值在同一规格的品种中差别也是较大的，所以选用电容器要进行实际测量，不要以图4的数据作为选择电容器的标准。
3．充、放电电阻R的选择
在RC电路中，增大电阻R也可以增大τ值，但R的增大又主要受下面几个因素所限制：
（1）电容器等效漏电阻R\(_{c}\)的限制
在充电电路中，U\(_{c}\)的最大值是ERcR\(_{c}\)+R，如果R过大Uc就有可能达不到动作电压V\(_{D}\)的高度。即使勉强达到，也会因VD工作在充电曲线斜度变化较小的部位，并加上R\(_{c}\)受环境影响（如温度变化等）变化较大，而使延时精度无法保证。在放电电路中Rc和R是并联的，如果R值太大，则τ值主要决定于R\(_{c}\)，因而过分增大R不仅无济于加长延时，而且延时精度也会变坏。
综上所述，不论是在考虑电容器的漏电阻或是选择它的容量还是选择充放电电阻阻值时，均可归结为应满足τ\(_{c}\)≥100τ，在精度要求不高时，最低限度也应满足τc≥10τ。
（2）装配电路的绝缘电阻的限制
在装配延时继电器时，通常是把电阻R焊接在印刷电路板上或接线端子上，为不影响延时精度，就要求绝缘电阻远远大于R。一般情况下R以不超过1000兆欧为宜。
（3）动作电压（V\(_{D}\)）检出器件的限制
在实际电路中，电容器C上总要接有电压检出器件以便检出V\(_{D}\)值。这个器件的输入电阻是并联在电容器C或电阻R上的。无论并联在那一端，都会对Uc曲线产生影响，不仅会影响延时精度，甚至会造成电路不能正常工作。一般要求是：在动作电压V\(_{D}\)下，检出器件的输入电阻应比R大十倍左右。这同样也就限制了电阻R的增大。
4．充电型电路和放电型电路的选用
从上面第3条（1）项的说明和图5可以看出，漏电阻R\(_{c}\)对曲线Uc（充）和U\(_{c（放）}\)的影响是不一样的。Rc的存在使U\(_{c（充）}\)向右偏移，而且Uc（充）的最大值会降低，这不仅影响延时精度，而且可能造成U\(_{c（充）}\)达不到动作电压VD的高度，使电路不能可靠动作。R\(_{c}\)对Uc（放）的影响仅仅是使U\(_{c（放）}\)向左偏移，减短延时时间，不会发生Uc（放）降不到V\(_{D}\)的情形。所以，从保证电路可靠性的角度来看，设计延时继电器时应尽量选用放电型电路。
5．恒流源的使用
以恒电压E通过电阻R向电容器C充电时，U\(_{c}\)是按指数规律变化的。如果以定电流I向电容器充电，则Uc是按线性规律变化，U\(_{c}\)=\(\frac{I·t}{C}\)。因而，在相同的延时精度下，采用恒流充电的方式可以达到较长的延时时间。参看图6可以清楚地说明这一点。如果动作点电压VD=0.63E，那么RC充电曲线U\(_{c（R）}\)将在t=τ时与VD相交，延时时间t\(_{d}\)=τ，此时充电电流Ic=E-0.63E;R=0.37\(\frac{E}{R}\)。若以0.37E;R的电流恒流地向C充电，则直线U\(_{c（I）}\)却在t=VD·CI=0.63E·C;0.73\(\frac{E}{R}\)=1.7R·C=1.7τ处与V\(_{D}\)相交。由此可见，在VD时的充电电流相同的前提下，用恒流充电的方法比定电阻充电的方法延时时间增加了，放电的情况也是同样。
恒电流可以由晶体三极管或场效应管制作的恒流源来提供，图7a是PNP型三极管恒流源，7b是NPN型三极管恒流源，输出电流I方向如图所示。I=\(\frac{V}{_{DW}}\)-VbeR\(_{e}\)，VDW是稳压管DW的稳定电压，V\(_{be}\)是三极管前向压降，常温下硅管约为0.7V。一般用小功率硅三极管制作的恒流源，最小恒流输出约在10μA左右，经过挑选的硅三极管最小恒流输出可以达到0.05～0.1μA。
用场效应管可以做出更简单的恒流源（图8）。它的优点是电路简单，而且图中的A、B两端哪一端都可以作为恒流输出端。它可以得到更小的输出电流，最小可达5～10nA（毫微安），输出电流I=\(\frac{V}{_{P}}\)Re（V\(_{P}\)是场效应管的夹断电压），选用3DO1D是比较合适的。
6．延时精度
晶体管延时继电器的延时误差主要决定于下列因素：
（1）电容器C容量的变化及漏电阻R\(_{c}\)的变化。（2）电阻R阻值的变化。（3）动作电压VD的漂移。（4）电压检出器件漏电流（即其输入电阻）的变化。（5）电源电压E的波动。（6）恒流源输出电流的不稳定。另外，在线路设计中能否使电路做到工作可靠、稳定，这也是引起误差的因素。
影响上述各因素的一个重要原因是环境温度的变化，所以，在设计电路时要尽量减小温度的影响，选用温度系数小的元、器件，或采用补偿的方法等，来减轻温度变化的影响。但尽管如此，还应根据温度影响的严重程度，定出延时继电器的使用温度范围，以免出现不能正常工作的情况。（刘铁城）