A utilização da amostragem não uniforme por cruzamento de níveis nos conversores de dados foi pioneiramente proposta e desenvolvida em (SAYINER et al., 1993; SAYINER et al., 1996). Neste trabalho Sayiner, Sorensen e Viswanathan propõem uma arquitetura que permite amostrar o sinal de maneira não uniforme com passo de quantização fixo. Eles sugeriram um interpolador linear para reamostrar o sinal de maneira uniforme, e comparam o resultado desta amostragem com um sinal amostrado de maneira uniforme, seguindo Nyquist, e concluem que este método permite uma redução no consumo de energia. A amostragem por cruzamento de níveis com passo de quantização fixo na conversão de dados é utilizada também por (ALLIER, 2003; ALLIER et al., 2003; SAYINER et al., 1993; SAYINER et al., 1996; MALMIR et al., 2007; RAVANSHAD et al., 2014; RODRIGUES et al., 2009) . Existem ainda alguns autores que implementam a amostragem por cruzamento de níveis com passo fixo de maneira assíncrona, ou seja, sem um relógio global com o objetivo de reduzir o consumo quando comparado a arquiteturas com relógio, como em (RODRIGUES et al., 2009) .
Destes citados, é interessante detalhar melhor o que foi realizado por Ravanshad et al. em (RAVANSHAD et al., 2014), pois neste trabalho também foi utilizado o sinal de eletrocardiograma para testar a arquitetura de conversão proposta. Além disso, este artigo traz uma nova abordagem para amostragem não- uniforme por cruzamento de níveis classificando-a como uma conversão analógica para informação. Este conceito pode ser definido como uma técnica de processamento de sinal para a aquisição e reconstrução eficiente de um sinal a partir de um número reduzido de amostras (BELLASI et al., 2013). A amostragem por cruzamento de níveis é utilizada para detectar o pico do sinal de ECG, e eles provam no trabalho a redução de consumo de energia quando comparado com alguns algoritmos já existentes que utilizam amostragem uniforme. Uma diferença deste trabalho é como é feita a atualização dos níveis de cruzamento. Diferentemente do visto no tópico 2.3.1, a atualização de níveis é feita deslocando o sinal de LSB para cima, se o sinal cruzou subindo, ou deslocando LSB para baixo, se o sinal cruzou descendo. A atualização dos níveis implementada em (RAVANSHAD et al., 2014) pode ser vista na Figura 20, onde um exemplo de sinal é
amostrado por um conve 0 a N7 e o passo de qua
LSB.
A partir da Figura em que eles atualizam o sinal muda mais do que menos LSB (K-1) na dire sinal varia mais de 2LS alternativa para esta lim quantização.
FIGURA 20 – AMOSTR
Zaare et al. em ( com adaptação do pass utilizam como sinal de t duas frequências de cloc sinal de ECG é dividido ser visto na Figura 21 amostragem é feita com região de alta atividade baixa atividade é amostr média menor que fH pro
mesmo sinal amostrado d
versor de 3 bits de resolução e com um fa uantização, o que eles chamam de K, é fi ura 20, pode-se perceber uma limitação ca os níveis de cruzamento: só é feito a am ue um LSB na mesma direção ou de pas ireção oposta, ou seja, no exemplo da Fig
LSB na direção oposta é que o sinal limitação seria amostrar o sinal com adap
RAGEM POR CRUZAMENTO DE NÍVEIS POR [23].
(ZAARE et al., 2013) implementam um sis sso de quantização para dispositivos bio
teste o eletrocardiograma. O sistema de lock: uma frequência alta (fH) e uma frequ
o em regiões de alta atividade e baixa at 21, e dependendo de qual região o sin
m uma das duas frequências, ou seja, s e ele é amostrado com fH, e se o sinal e
strado com fL, isto resultaria numa frequên
rovocando ganho no número de amostras o de maneira uniforme à mesma frequência
faixa de operação de fixo no valor 3 vezes causada pela maneira mostragem quando o passo de quantização igura 20 só quando o l é amostrado. Uma aptação do passo de IS IMPLEMENTADO sistema de conversão iomédicos e também de conversão possui equência baixa (fL). O
atividade, como pode sinal se encontre, a , se o sinal estiver na l estiver na região de ência de amostragem tras se comparado ao cia (fH).
A limitação neste detectar em qual região o frequência alta do siste amostragem existe consu alta atividade. Porém, a memória de dispositivos só se armazenaria os dad
FIGURA 21 – FORMA
Em (TRAKIMAS 2011), a adaptação do p intervalo de tempo entre a inclinação do sinal de neste caso é pequeno), a a largura de banda. A dim compressão de dados. E de tempo entre as amos aumentada, evitando-se
Para tornar mais por Trakimas et al.., é mo et al., 2011). O intervalo armazendo. O algoritmo (RES = 8 bits) e só to
FUNDAMEN
ste tipo de adaptação do passo de quan o o sinal está é feito um monitoramento do istema (fH), então mesmo que não es
nsumo para detectar se o sinal está numa a aplicação deste algoritmo seria interes
s portáteis que armazenam sinais biomédi dados quando o sinal fosse realmente amo
A DE ONDA DO ECG DIVIDIDA EM REGI BAIXA ATIVIDADE.
AS et al., 2008; AGARWAL et al., 2009; o passo de quantização desenvolvida é b re os cruzamentos do sinal. Isto quer dize e entrada aumenta (o intervalo de tempo ), a resolução do conversor é diminuída, a diminuição da resolução também proporcio
E quando a inclinação do sinal de entrada ostras neste caso é um maior) a resoluç e perder pequenas variações do sinal. ais claro como é feita a adaptação do pa
mostrado na Figura 22 o fluxograma do alg alo de tempo entre o cruzamento atual
o inicia na resolução máxima do convers toma alguma decisão se houver um cru
ENTAÇÃO TEÓRICA 40
antização é que para do sinal de entrada na esteja sendo feita a a região de baixa ou ressante para reduzir édicos por dias, já que
ostrado.
GIÕES DE ALTA E
9; TRAKIMAS et al., baseada no valor do zer que à medida que po entra as amostras a fim de se aumentar rciona um aumento da da diminui (o intervalo lução do conversor é passo de quantização algoritmo (TRAKIMAS al e o anterior (∆t) é
ersor que é de 8 bits cruzamento de nível.
Quando o sinal de entra cruzamento anterior para resolução é decrementa aceita pelo conversor microsegundos, a resoluç
FIGURA 22 – FLUXOG
Porém, no fluxog tratado. O que acontece cruzamento de nível? Co conversor perderia varia resolução mínima. Para máximo sem cruzamento aumenta 1 bit de sua r microsegundos. Uma des de resolução máxima e d
trada cruza algum nível é verificado se o ara o atual (∆t) é menor do que 40 micros
tada de 1 bit (a menos que já esteja na r que é de 4 bits). Se não, se ∆t lução é aumentada de 1 bit até a resolução
GRAMA DE ADAPTAÇÃO DO PASSO DE DESENVOLVIDO EM [20]. ograma mostrado na Figura 22, existe um ce quando o conversor está na resolução Como visto no fluxograma, nenhuma ação riações do sinal menores do que o passo ra resolver este problema Trakimas et al. nto de nível, o qual depois de passado este resolução, este tempo foi configurado p
esvantagem notada nesta arquitetura seri e de resolução mínima serem fixos, indepe
o tempo decorrido do rosegundos, se sim, a na resolução mínima t for maior que 80 ão máxima (8 bits).
DE QUANTIZAÇÃO
um caso que não foi ção mínima e não há o é tomada e assim o so de quantização na al. fixaram um tempo ste tempo o conversor o para o valor de 80 eria o fato dos valores ependente do sinal de
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 42
entrada, como também o valor máximo do tempo sem cruzamento de níveis para que o passo de adaptação seja novamente atualizado.
Uma vez analisados alguns exemplos de sistemas de conversão já implementados utilizando amostragem não-uniforme, surge o questionamento a respeito da reconstrução do sinal a partir das amostras realizadas, assunto discutido a seguir.