电感电容选型中的自谐振频率介绍

设计简单的DCDC电路时，初步计算后就可以根据电感直流电阻（DCR）、电容额定纹波电流和ESR这些都是首先关注的参数开始选型。同样的，在RF LNA电路中，首先关心的是RF choke的Q值，叠层磁珠的Q值过低不宜使用已是共识。但是感容元件的自谐振频率（Self-Resonant Frequency）这个"一说就会"的参数却很容易被新手忽视。在MHz的DCDC和RF LNA电路中，被动元件自谐振频率是需要得到适当关注的。

C0G/NP0类的低损耗电容和高Q值RF绕线电感datasheet中一般都会主动标出自谐振频率的具体值和测试方法。简单地说，电容在低于自谐振频率的区间内才有作为容性元件的利用价值，电感在自谐振频率内才有作为电感的利用价值。

图1 murata LQW18AS系列spec中的SRF信息

RLC电路中，当系统阻尼R提供的衰减不足时，容抗和感抗相互抵消，能量在LC间来回传递，这就是"谐振"。直插电容的引线、MLCC内部高密度金属电极和焊接端子都能提供少量的寄生电感（Parasitic Inductance），这是分立电容元件"自"谐振的根本原因。

图2 电容引线带来的寄生电感

MLCC有经典的V型阻抗-频率曲线。随着频率升高，寄生电感的影响开始凸显，阻抗先变小再变大，这是MLCC的固有特性。曲线中的最低点就是MLCC的自谐振频率。

图3 自谐振频率在曲线中的位置

一般来说，直插件的引线较长，其寄生电感比SMD大；电解电容内部有大量卷绕结构的铝箔，寄生电感比其它工艺的电容大。1206尺寸的MLCC内部电极面积和焊接端子截面明显比0805大，所以尺寸越大的MLCC，自谐振频率就越低。

图4 自谐振频率与尺寸的关系

事实上，不同厂家的大尺寸高容MLCC的自谐振频率大都分布在1-3MHz范围内，这也刚好也是目前嵌入式系统中追求small solution size DCDC芯片方案的开关频率范围。设计MHz DCDC电路时，把电容自谐振频率加进checklist，核算高频下电容有效容值是否足够。高效的filter bank对于降低嵌入式系统中板载DCDC的BOM cost、提高系统的功率密度和PCB元件密度都是有好处的。

图5 三星SEM CL31A106KPHNNNE

图6 murata GRM188R61A106KAAL

LNA电路直流偏置通路上的RF choke为不同放大器间提供了有效的隔离，避免振荡——前提是你的电感没有超自谐振频率工作。Q值最高点为自谐振频率点，随着频率上升，绕线间的寄生电容开始捣鬼，Q值快速下降，这会降低电路的工作效率。SMD的RF绕线电感有不少厂家能生产，按需选型即可。

图7 murata LQW18AS56NJ00

RF电路的信号链内经常需要一些小电容隔直，电容串联在信号通路中，寄生电感和容值的数量级一般不会对信号质量产生明显影响，但必须要确认电容的耐压是否满足信号功率的要求，同时尽可能选择S21性能优秀的型号，降低插损。

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