入力バイアス電流とは？初心者向けガイド：回路設計で知っておくべき基礎と影響共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

はじめに、入力バイアス電流という言葉は、ちょっと難しそうに聞こえますが、実は電子回路の動作を理解するうえでとても基本的で重要な要素です。

入力バイアス電流とは

入力バイアス電流とは、回路の入力端子に本来流れてはいけないわけではないが、意図せず流れ込む微小な直流の電流のことを指します。この電流は必ずどこかに流れており、入力の信号を正しく受け取るための大事な性質でもあります。通常、理想的な回路では「入力は電流が流れない」と仮定しますが、実際には0に近い微小な電流が存在します。オペアンプやトランジスタ、MOSFETなど、さまざまな部品にはこの性質があり、回路の出力や測定値に小さなずれを生む原因になります。

どういう場面で現れるのか

例えば、入力端に抵抗をつなぐと、I_b（入力バイアス電流）によってその抵抗に電圧が生じます。これは回路の出力に影響します。回路図で言えば、入力信号と並んで流れる微小な直流成分が、全体の信号を少しだけ動かすことがあるのです。

影響の具体例

小さな回路や高感度の測定回路ほど、この影響は大きく見えることがあります。例えば高精度なアンプ回路では、I_bの大きさや方向性がオフセット電圧を生み、同じ信号でも出力がズレます。抵抗値が大きい入力段では、I_bによる電圧降下が大きくなるため、誤差が目立ちやすいのが特徴です。

測定と評価のポイント

測定方法としては、入力端に既知の抵抗を接続して I_b を間接的に測る方法が一般的です。I_b が流れると、R_in によって V = I_b × R_in の形で誤差電圧が生じます。この公式を使えば、実際の回路での誤差を簡単に見積もることができます。

減らす工夫と設計のコツ

入力バイアス電流を減らす、もしくは誤差を最小にするにはいくつかの方法があります。

低バイアス電流の部品を選ぶ: JFET入力やMOSFET入力のオペアンプは、BJTよりも低い I_b を示すことが多く、誤差が小さくなりやすいです。
抵抗のバランスをとる: 入力端の抵抗を同じオーダーの値にそろえると、I_b の影響が抵抗間で打ち消し合うことがあります。
抵抗分圧の影響を考える: 入力段に大きな Rin を使うと I_b の影響が大きくなるので、必要最低限の Rin を選ぶことが大切です。
アクティブ補正や自動オフセット設計: 高精度が必要な場合は自動オフセット補正機能を備えた部品を使うことがあります。

代表的な値の比較表

<th>素子の種類

入力バイアス電流の典型値	影響の目安
標準的なBJT入力オペアンプ	数 nA ～ μA	入力端での電圧誤差が出やすい
JFET入力オペアンプ	数 pA ～ nA	低ノイズ・低偏差だが温度で変動しやすい
MOSFET入力オペアンプ	数 nA程度	入力インピーダンスが非常に高く影響は少ないことが多い

実践的な例と計算

ある回路で入力抵抗 R_in が 10 kΩ、I_b が 20 nA のとき、誤差電圧は V_err = I_b × R_in = 20 nA × 10 kΩ = 0.2 mV となります。これは小さな値ですが、精密な測定回路では無視できない場合があります。

まとめ

入力バイアス電流は回路設計の基礎的な要素です。その値が大きいときや抵抗と組み合わせたときに、出力のズレや測定の誤差として現れます。部品選択や配慮によって影響を抑えることができ、適切な設計を行えば、誤差を最小限にすることができます。

入力バイアス電流の同意語

入力バイアス電流: オペアンプなどの差動入力端子に流れる微小な直流成分の電流。通常は2つの入力端子に流れる電流の平均を Ib と表すことが多く、データシートには Ib として記載されます。
入力端子バイアス電流: 入力端子に流れるバイアス電流を指す別称。差動入力の各端子に同様に微小な直流電流が流れる点を意味します。
入力端子電流: 入力端子に流れる電流全般を指す表現。文脈により Ib（入力バイアス電流）を指すこともあります。
入力段バイアス電流: 回路の入力段（差動入力段）に流れる微小な直流電流のこと。Ib とほぼ同義として使われます。
入力側バイアス電流: 入力側の端子に流れる微小な直流電流を指す表現。設計・評価の文脈で用いられます。
入力端子の直流電流: 入力端子で流れる直流成分の電流を指す表現。主に信号の交流成分を除いた基準値として扱われることが多いです。
Ib（入力バイアス電流）: Ib は入力バイアス電流を表す代表的な記号。データシートでは Ib と表記され、Ib = (Iin+ + Iin-)/2 の形で定義されます。
オペアンプの入力バイアス電流: オペアンプ固有の用語として、入力端子に流れる微小な直流電流を指す表現です。

入力バイアス電流の対義語・反対語

ゼロ入力バイアス電流: 入力端子を流れるバイアス電流が0Aに近い状態。理想的には0に等しいとされますが、現実の回路では小さな値に抑えることを目指します。
入力電流ゼロ: 入力端子に流れる電流が全くない状態を指す表現。極めて理想的ですが、実務では近い値を目指すだけです。
無入力電流設計: 入力側の電流をほぼ0に抑えるように設計する考え方。高入力インピーダンスや適切なバイアス管理が関連します。
入力バイアスなし: 入力にバイアス電流が存在しない状態を示します。理想的な入力条件を表現する言い換えです。
高入力インピーダンス: 入力インピーダンスを高く設計することで、入力端子に流れる電流をほぼ抑える状態。対義的には低インピーダンスで電流が流れやすくなります。
0A入力電流状態: 入力端子の電流を0アンペアと定義した状態。説明上の簡易表現として使われます。

入力バイアス電流の共起語

入力オフセット電流: オペアンプの＋入力と−入力に流れるバイアス電流 Ib+ と Ib- の差。差があると、入力端子の抵抗の不均一性により直流オフセット電圧が生じる。データシートでは Ibias 差として示されることが多い。
入力インピーダンス: 入力端子が見せる抵抗値。高いほど微小信号の影響を受けにくいが、Ibias がこのインピーダンスを通ることで電圧オフセットが生じる原因にもなる。
ソース抵抗: 信号源側に接続される抵抗。入力バイアス電流がこの抵抗を流れる際、Voffset = Ibias × Rs で直流オフセットが発生する。
入力バイアス電流の温度係数: 温度が1度変わると Ibias がどれだけ変化するかの指標。温度依存性はデバイスの種類により大きく異なる。
MOSFET入力: 入力にMOSFETが使われている場合、入力バイアス電流が一般的に非常に小さく、低入力電流性能を有する。
BJT入力: 入力にBJTが使われている場合、入力バイアス電流が比較的大きく、温度依存性も高くなることがある。
入力端子の差動性: +入力と−入力の差動構成。Ib+ と Ib- が別々に流れる点に留意する。
入力オフセット電圧: 入力端子間の等価的な電圧差。製造ばらつきによって生じ、Ibias が原因となる直流誤差と組み合わせて現れることがある。
ノイズ（入力電流ノイズ）: 入力バイアス電流の時間的なノイズ成分。回路の雑音特性に影響を与える。
DCオペレーション点: 回路の直流動作点。Ibias による影響で所定の直流出力が生じることがある。
等価源抵抗のマッチング: 両入力の見かけの源抵抗を揃える設計手法。 Ibias によるオフセットを打ち消したり小さくしたりする効果がある。

入力バイアス電流の関連用語

入力バイアス電流: オペアンプなどの入力端子に流れる直流の基準電流。入力トランジスタの種類により値が異なり、JFET/CMOSは非常に小さく、BJTは比較的大きい。出力オフセットの原因になることがある。
入力オフセット電流: 左右の入力端子で流れるバイアス電流の差。Ib+とIb-の不平衡が原因で出力に直流オフセットを生むことがある。
入力インピーダンス: 入力端子が見積もる抵抗やインピーダンスの総和。一般に高いほど入力電流の影響を受けにくくなる。
バイアス補償抵抗: 非反転入力側に Rin と Rf の並列値と同等の抵抗を追加して、バイアス電流によるオフセットを打ち消す設計手法。
非反転入力の入力バイアス電流: 非反転入力端子に流れる Ib+。Ios の差がある場合 Ib-との差がオフセットに影響することがある。
反転入力の入力バイアス電流: 反転入力端子に流れる Ib-。Ib+と差が生じると出力オフセットに寄与する。
入力バイアス電流ノイズ: Ib の時間的な揺らぎ（雑音成分）。ノイズスペクトル密度は pA/√Hz などで表される。
Ib温度係数: 温度変化に対する入力バイアス電流の変化率。温度が上がると Ib が変動しやすい場合がある。
ソース抵抗: 入力信号源の抵抗 Rs。Ib×Rs によって入力オフセットが生じることがある。
入力抵抗 Rin: 入力側に配置された抵抗。大きい Rin は Ib によるオフセットが出やすくなる場合がある。
フィードバック抵抗 Rf: オペアンプのフィードバック経路の抵抗。Ib の影響が回路のオフセットに現れやすくなる要因となることがある。
非反転入力: オペアンプの非反転入力端子。通常 Ib+ が流れる端子。
反転入力: オペアンプの反転入力端子。通常 Ib- が流れる端子。
JFET入力オペアンプ: 入力段にJFETを用いたオペアンプ。Ib が極めて小さく、低オフセットが出やすい特性を持つ。
BJT入力オペアンプ: 入力段にBJTを用いたオペアンプ。Ib が比較的大きく、オフセット電圧に影響を与えることがある。
CMOS入力オペアンプ: 入力段にCMOSを用いたオペアンプ。Ib は比較的低い場合が多いが製品差がある。
出力オフセット電圧: 入力の差異や Ib/Ios などの寄与によって出力が0V付近でずれる直流オフセット。Vio や Ib×Rs の影響を含むことがある。
等価入力抵抗: 入力端子が回路として見積もる等価抵抗。 Ib の影響を決定づける重要なパラメータ。