El colaborador Pasquale Barrega, autor del canal de YouTube Pasquale's LAB, publicó una serie de cuatro videos dedicados a los conversores analógico-digital (A/D) y digital-analógico (D/A) integrados en la placa Arduino UNO R4. El recorrido parte desde los conceptos básicos y llega a la construcción práctica de un cambiador de voz electrónico, usando apenas unos pocos componentes pasivos externos y un micrófono dinámico.
¿Qué conversores trae realmente la UNO R4?
La serie tiene sentido porque la UNO R4 es la primera placa de la línea clásica de Arduino que incorpora un conversor digital-analógico real, y no una simulación por PWM como hacía la UNO R3. El microcontrolador Renesas RA4M1 que monta la placa expone además un amplificador operacional en el propio chip, que es la pieza que Pasquale usa para resolver el problema de impedancia.
| Recurso del RA4M1 | Especificación |
|---|---|
| Núcleo | Arm Cortex-M4 a 48 MHz |
| Conversor A/D | Hasta 14 bits de resolución |
| Conversor D/A | 12 bits, disponible en el pin A0 |
| Amplificador operacional | Integrado en el microcontrolador |
| Memoria | 256 KB de flash y 32 KB de SRAM |
Esa combinación es la que permite montar una cadena completa de audio, es decir capturar, procesar y reproducir, sin agregar ningún chip conversor externo.
El primer experimento: digitalizar la voz
En el video introductorio "Aplicaciones de audio con conversores AD y DA", Pasquale explica cómo dar los primeros pasos en la digitalización de una señal analógica, en particular la que proviene de un micrófono. El video ilustra el esquema para la adquisición de audio, el código basado en las funciones del entorno Arduino y las primeras pruebas prácticas de lectura desde el conversor A/D y escritura hacia el conversor D/A.
De la señal digitalizada al sonido: el conversor D/A
En el segundo video, "Escuchemos la voz desde el conversor DA", el foco se traslada al conversor D/A: la voz humana digitalizada se reproduce, con un análisis de la señal resultante también en el osciloscopio. Pasquale ilustra además los cambios al esquema y al código necesarios para completar el ciclo de adquisición y reproducción.
¿Por qué hay que adaptar la impedancia del DAC?
La tercera entrega, "UNO R4: adaptar la impedancia del DAC con el amplificador operacional interno", aborda un aspecto crítico: la salida del conversor D/A tiene una impedancia bastante alta, por lo que conviene insertar un adaptador. Pasquale muestra cómo aprovechar el amplificador operacional integrado en la placa, tanto del lado de la conexión de hardware como del lado de la activación por firmware, con una comparación del ruido antes y después de insertar el operacional.
Este es el punto que suele arruinar los proyectos de audio con microcontroladores. Una salida de alta impedancia conectada directamente a una carga baja, como un parlante o un amplificador de entrada modesta, provoca caída de nivel y distorsión. Resolverlo con el operacional que ya viene adentro del chip evita sumar un integrado externo al circuito.
El cambiador de voz electrónico: la síntesis del proyecto
El último video, "Cambiador de voz electrónico", junta todas las piezas previas para construir un desplazador de tono usando los conversores A/D y D/A de la UNO R4. El dispositivo puede usarse para efectos de audio o para alterar la voz en situaciones donde no debe ser reconocible. Pasquale muestra el diagrama de conexionado actualizado, el montaje de prueba, varias pruebas prácticas con voz y con contenido musical y, finalmente, el código completo.
Para quien quiera replicarlo, la lista de materiales es corta: la placa, un micrófono dinámico, unos pocos componentes pasivos para el acondicionamiento de señal y un osciloscopio si se quiere verificar la forma de onda. Los tres primeros elementos se consiguen en cualquier tienda de electrónica de la región, y el osciloscopio es opcional para quien solo quiera oír el resultado.
