Формат .SCH

SCH — это формат файлов, используемый в системах автоматизированного проектирования (САПР) для хранения электрических принципиальных схем. Файлы с расширением .sch содержат графическое представление электронной схемы, включая условные графические обозначения компонентов (резисторов, микросхем, транзисторов, разъёмов и т.д.), линии электрических соединений (проводники, шины) и вспомогательные элементы (порты, метки, текстовые надписи). Формат не является единым стандартом; под одним расширением .sch фактически существует множество различных форматов, разработанных разными компаниями-производителями САПР.

История и происхождение

Формат .sch появился в конце 1970-х — начале 1980-х годов вместе с первыми коммерческими программами для автоматизации проектирования электроники. До этого схемы чертились вручную на ватмане. Первые САПР, такие как OrCAD (основана в 1985 году) и P-CAD (разработана в Австралии, затем приобретена компанией Altium), использовали собственные бинарные форматы для хранения схем, часто с расширением .sch.

С развитием САПР и появлением конкурирующих продуктов (Altium Designer, Eagle, KiCad, Proteus, DipTrace) каждый разработчик создавал свой уникальный формат .sch, несовместимый с другими. Попытки стандартизации, такие как формат EDIF (Electronic Design Interchange Format), не привели к полной унификации, и большинство современных САПР по-прежнему используют собственные проприетарные форматы.

Классификация форматов .sch

Поскольку единого формата не существует, файлы .sch делятся на несколько основных типов в зависимости от программного обеспечения, в котором они созданы:

Проприетарные форматы

• OrCAD Capture (.dsn, .opj, .sch): Один из старейших и наиболее распространённых в профессиональной среде. Файл .sch в OrCAD Capture является частью проекта (.opj) и содержит графику схемы. Формат бинарный, закрытый.
• Altium Designer (.SchDoc): Несмотря на то, что расширение .SchDoc, в старых версиях (Protel 99 SE) использовалось расширение .sch. Формат бинарный, закрытый.
• Eagle (.sch): Формат, используемый в программе Autodesk Eagle (ранее CadSoft Eagle). Файл .sch хранит схему и ссылается на библиотеки компонентов (.lbr). Формат текстовый, но с закрытой структурой.
• Proteus (.DSN): Формат ISIS (террористическая организация, запрещена в РФ) (Intelligent Schematic Input System) из пакета Proteus Design Suite. Файл .DSN фактически является файлом схемы, но иногда используется и расширение .sch.
• DipTrace (.dch): Формат схемы в DipTrace. Бинарный, закрытый.

Открытые форматы

• KiCad (.sch, .kicad_sch): САПР с открытым исходным кодом. В старых версиях (до версии 6) использовался текстовый формат .sch с понятной структурой на основе S-выражений. В новых версиях (начиная с 6) используется формат .kicad_sch, также текстовый, но с изменённой структурой. KiCad считается одним из немногих случаев, когда формат .sch является полностью документированным и открытым.

Устройство и структура файла

Внутреннее устройство файла .sch сильно варьируется, но в общем виде содержит следующие типы данных:

• Список компонентов: Идентификаторы (например, R1, C5, U2), наименования (например, 10k, 100nF, LM358), ссылки на посадочные места (footprint) и условные графические обозначения.
• Графические примитивы: Линии, прямоугольники, круги, дуги, текст — всё, что составляет визуальное представление схемы.
• Соединения: Список цепей (nets) с указанием, какие выводы каких компонентов они соединяют. В бинарных форматах соединения часто задаются списком координат и имён цепей.
• Свойства: Параметры компонентов (номиналы, допуски, мощность), атрибуты цепей (имена, классы), настройки страницы (размер листа, сетка).

В текстовых форматах (KiCad, Eagle) эти данные представлены в виде структурированных блоков. В бинарных форматах (OrCAD, Altium) данные упакованы в байтовые последовательности, которые могут быть прочитаны только соответствующим программным обеспечением.

Применение

Файлы .sch являются центральным элементом процесса проектирования электронных устройств. Они используются на этапе:

• Синтеза схемы: Разработчик размещает компоненты на листе и соединяет их.
• Проверки схемы (ERC — Electrical Rules Check): САПР анализирует соединения на наличие ошибок (например, короткое замыкание питания, неподключенные выводы).
• Создания списка цепей (netlist): Из схемы генерируется текстовый файл, описывающий все соединения. Этот файл передаётся в программу для проектирования печатной платы (PCB Layout).
• Симуляции: Некоторые САПР (например, Proteus, OrCAD PSpice) могут выполнять симуляцию работы схемы непосредственно из файла .sch.
• Документирования: Файл .sch служит основой для создания печатной документации (чертежей, спецификаций).

Проблемы совместимости

Основная проблема формата .sch — отсутствие совместимости между различными САПР. Перенос файла из одной программы в другую практически невозможен без конвертации. Для этого используются:

• Импорт/экспорт через промежуточные форматы: EDIF, DXF, PDF, SVG. Однако при таком переносе теряется часть информации (например, имена цепей, свойства компонентов).
• Сторонние конвертеры: Специализированные утилиты (например, от компании Altium или сторонних разработчиков) могут конвертировать файлы .sch между форматами OrCAD, Altium, Eagle, P-CAD.
• Ручная перерисовка: Наиболее надёжный, но трудоёмкий способ.

Интересные факты

• В некоторых САПР (например, в старых версиях P-CAD) расширение .sch использовалось не для схем, а для файлов символов компонентов.
• Формат .sch в KiCad (старый) является текстовым и может быть открыт в любом текстовом редакторе, что позволяет автоматизировать создание схем с помощью скриптов.
• Существуют онлайн-сервисы и плагины для просмотра файлов .sch без установки полной САПР, однако они поддерживают только ограниченный набор форматов.

Источники

• Документация к САПР KiCad (раздел о формате файлов).
• Руководство пользователя OrCAD Capture.
• Руководство пользователя Altium Designer.
• Документация к САПР Eagle (Autodesk).
• Статья «File format .sch» на сайте fileinfo.com.
• Обсуждения на форумах разработчиков электроники (e.g., EEVblog, EasyEDA forum).