在廉价的时刻，我决定不从 Sparkfun 订购 5v 到 3.3v 的电平转换器，而是自己组装。最初的原理图使用了BSS138 MOSFET，但由于我喜欢表面贴装焊接和根管治疗一样多，所以我决定使用类似的通孔安装 MOSFET，并且可以从我的首选供应商处轻松获得。
这样做的结果是次优的。将 5v 线接地时，一切都很好 - 3.3v 侧变为 0.07v。但是当将 3.3v 拉到地面时，5v 线显示在 4.14v 左右（否则触摸 5.1v 以上）。在仔细阅读所涉及的数据表以及有关该主题的原始飞利浦应用说明后，我开始得出结论，即栅极阈值电压是问题所在。
通过更改原理图并将 MOSFET 的栅极连接到 5v 而不是 3.3v，双方似乎都可以正常工作。将任一侧拉低会导致另一侧变低。然而，我一点也不相信这实际上是一件理智的事情。我对原始原理图的理解不够深入，无法形成明智的意见。
这个修改后的示意图会起作用吗，还是我看到的当前良好结果只是侥幸还是释放魔法烟雾的前兆？
在这个电路中，Vth（MOSFET 刚开启时的栅源电压）至关重要。Vth 应大大低于 Vh-Vl = 5V - 3.3V = 1.7V。
BSS138 的 Vth 为 0.8 / 1.3 / 1.5 最小值/典型值/最大值。
因此，虽然理论上它在 1.7>1.5 时“足够好”，但该边距小得令人不安。
不幸的是，您选择的替代方案甚至比 BSS138 还要差。
FQN1N60C 的 Vth 为 2/-/4 V。即，在最佳情况下，Vth 为 2V，它高于所需的 1.7V，它的 Vth 可高达 4V，在此应用中远高于 1.7V .
Digikey 库存中可接受的（仅）TO92 MOSFET 是Zetex / Diodes Inc ZVNL110a。
这具有 0.75/-/1.5 伏的 Vth。这与 BSS138 大致相同。
BSS138 相对来说是一大堆垃圾。它有它的位置，但它在这个电路中超出了它的安全能力。不幸的是，您选择的替代品 FQN1N60C 更糟糕。
您将电压 LV 提高到相当于 HV 的电压克服了 FQN1N60C 的高 Vth 值。
您原来的电路工作不佳的原因是因为 FQN1N60C 是 MOSFET 艺术的一个非常遗憾的样本，而您修改后的电路运行良好的原因也是因为 FQN1N60C 是 MOSFET 艺术的一个非常遗憾的样本。低 Vth MOSFET 将在原始电路中正常工作，而在修改后的电路中会失败。
这是因为在原始电路中，FQN1N60C Vth 对于可用 Vth 来说太高了，并且无法正常开启。具有足够低 Vth 的 MOSFET 将在可用电压下正常开启。在修改后的电路中，您为 FQN1N60C 在工作状态下提供了足够的栅极电压，但并没有太多，以至于它会无意操作。如果您使用低 Vth MOSFET，它将被可用的命运电压打开，而当它本应关闭时，电路将出现故障。
该电路是一个非常聪明的电路，但它的聪明之处在于 MOSFET 在 TX_LV 为低电平时有足够的栅极电压来驱动它，但在 TC_LV 为高电平时没有足够的电压来驱动它。当 TX_LV 为高电平时，通常 LV = T_LV，因此 MOSFET 看不到栅极电压。当 TX_LV 为高时，通过将 LV 增加到 HV，您可以提供 (HV-LV) 的栅极电压。由于 HV-LV = 5-3.3 = 1.7V，FQN1N60C 不会误触发，因为它的实际 Vth > 1.7V。
下面是原始电平转换器电路图。
BSS138 是一个 N 沟道 MOSFET - 因此它在其栅极相对于源极为正时导通，通常它的漏极高于其源极，当 Vds 为 +ve 时内部体二极管阻塞，当 Vds 为负时导通.
正常操作
TXLV 和 TXHV 为高电平时，栅极位于 LV（最初为 3V3，源极位于 TX_LV = 3.3，因此 Vgs=0，因此 FET 关闭。
源极位于 TX_LV，由 R3 拉到那里。
从左到右发送逻辑 0。
将 TX_LV 拉低。源 = 0V，栅极 = 3V3。所以 Vgs = 3V3。因为这是 > Vth BSS138 已打开。当源 = 0V 且 FET 开启时，TX_HV 也将被拉低。那很简单 ：-）。
从右向左发送逻辑 0。
将 TX_HV 拉低。Drain = 0. Gate 为 3V3，通过硬连接。
源 = 3V3（但见下文）所以：Vgs = 0。FET 关闭。Vds = - 3V3。
但是 BSS138 有一个内部二极管 S 到 D。这个二极管现在将导通，将 TX_LV 拉低至高于 TX_HV 的二极管压降。
也很容易。
现在用 FQN1N60C 替换 BSS138。
MOSFET 的 Vth 在 5V 和 3V3 之间 > 到 > 1.7V 余量。
现在，在从左到右发送逻辑 0 时，接地源给出 Vgs = 3V3 = < 4V 最坏的情况。如果真正的 Vth 在 1.7V 左右，则电路将正常工作。
将 LV 提高到 5V 就像现在 Vgs = 5V 一样。
但是当 TX_LV 为高时，仍然有 5-3.3 = 1.7V 驱动到 MOSFET，即使它应该是 0V，之前也是如此。
如果您现在更换 Vth < 1.7V 的 MOSFET，它将始终打开。即质量更好的 MOSFET 效果更差（或根本没有）。“治疗”是最初使用 Vth < 到 << 1.7V 的 MOSFET。