Cómo usar el DAC en MicroPython para generar señales analógicas

Un DAC (Digital to Analog Converter) es un conversor que transforma un valor digital en una tensión analógica real.

Hasta ahora, cuando queríamos variar la intensidad de un LED o la velocidad de un motor, usábamos PWM (Modulación por Ancho de Pulso). Como vimos, el PWM es un truco: encendemos y apagamos muy rápido el pin para simular un voltaje promedio.

Pero, ¿qué pasa si necesitamos un voltaje analógico real? ¿Qué pasa si queremos generar una onda senoidal suave o controlar un equipo de audio?

Para obtener esa salida usamos el DAC (Digital to Analog Converter). A diferencia del PWM, que solo conmuta entre 0 V y 3,3 V, un DAC puede entregar tensiones intermedias.

Cómo funciona un DAC

Puedes imaginar el DAC como una escalera. No podemos generar infinitos niveles de tensión, sino una cantidad determinada por su resolución en bits.

En el caso del ESP32, el DAC tiene una resolución de 8 bits. Esto significa que podemos dividir el voltaje de referencia (3.3V) en 256 pasos.

• Valor 0 0 V
• Valor 128 1.65 V (aprox)
• Valor 255 3.3 V

Cada “escalón” o paso de voltaje es de aproximadamente 12.9 mV.

Uso básico del DAC en ESP32

Usar el DAC en MicroPython es tremendamente sencillo gracias a la clase machine.DAC.

Vamos a generar un voltaje estático de unos 1.65V (la mitad del rango) en el GPIO 25.

from machine import Pin, DAC

# Inicializamos el DAC en el Pin 25
# En el ESP32, solo se permite Pin(25) o Pin(26)
dac25 = DAC(Pin(25))

# Escribimos un valor de 8 bits (0-255)
dac25.write(128)

Si conectas un multímetro entre el pin 25 y GND, verás un voltaje estable y continuo. Sin pulsos, sin ruido de conmutación. Silencio eléctrico puro.

Generando formas de onda

La verdadera potencia del DAC aparece cuando cambiamos ese valor rápidamente en el tiempo. Vamos a generar una onda de diente de sierra.

from machine import Pin, DAC
import time

dac = DAC(Pin(25))

while True:
    for i in range(256): # De 0 a 255
        dac.write(i)
        # No ponemos sleep para que sea lo más rápido posible

El problema de la velocidad

Si observas la salida anterior con un osciloscopio, verás la forma de onda, pero notarás que la frecuencia es baja. Esto es porque Python, al ser interpretado, tarda un tiempo en ejecutar el bucle for.

Para generar ondas complejas como una senoide, necesitamos calcular los valores:

import math
from machine import Pin, DAC

dac = DAC(Pin(25))

# Pre-calculamos la tabla de seno para no hacer matemáticas lentas en el bucle
buf = bytearray(100)
for i in range(len(buf)):
    # Convertimos seno (-1 a 1) al rango del DAC (0 a 255)
    val = int(127.5 + 127.5 * math.sin(2 * math.pi * i / len(buf)))
    buf[i] = val

# Bucle infinito reproduciendo la onda
while True:
    for val in buf:
        dac.write(val)

Limitaciones y peculiaridades del ESP32

Aunque el DAC del ESP32 es muy útil, conviene conocer sus limitaciones para no volverte loco:

1. Resolución de 8 bits: 256 pasos es poco para audio de alta fidelidad, pero suficiente para voz básica o señales de control.
2. No linealidad en los extremos: El DAC del ESP32 no llega a 0V ni a 3.3V perfectos. Tiene una “zona muerta” al principio (hasta ~0.08V) y al final (hasta ~3.2V) donde la salida no responde linealmente.
3. Ruido: La salida puede tener algo de ruido digital acoplado de la CPU.

¿Para qué sirve esto realmente?

Quizás te preguntes, ¿para qué quiero 1.6V fijos?

1. Generación de Audio: Puedes conectar un pequeño amplificador y reproducir sonidos de 8 bits (estilo consola retro).
2. Control de Instrumentación: Muchos equipos industriales se controlan con señales de voltaje (ej. 0-10V, usando un op-amp para amplificar la salida del ESP32).
3. Polarización (Bias): Fijar un punto de referencia para un circuito analógico externo.

Con esto cerramos el ciclo básico de entradas y salidas. Ya sabemos leer el mundo (Entradas digitales, ADC) y actuar sobre él (Salidas digitales, PWM, DAC). ¡Es hora de empezar a conectar dispositivos más complejos!