Signal glätten/filtern

Sehr schön gemacht, diese Skizze. Und es ist genau die "verbotene" Konfiguration, die in dieser Übersicht durchgestrichen ist:
   
Zum Verständnis mußt Du dir vorstellen, dass beiden Massen aim Gerät und am PC potentialmäßig nicht identisch sind. Sie sind zwar miteinander verbunden, aber über eine Störspannungsquelle:
   
Am Ohmschen Widerstand der Messleitungen für die Masse baut sich dann diese Störspannung auf und überlagert sich additiv dem Messignal.
Für Dich gibt es als gute Lösungen das Bild rechts oben oder rechts unten. Empfehen würde ich aber außerdem noch eine direkte Verbindungs zwischen den Massen der beiden Geräte.
Bei DIFF halbiert sich die Anzahl der Eingänge, man kann aber ganz unterschiedliche Geräte anschließen. Bei Nichtreferenziert hat man die volle Kanalzahl, allerdings sollten dann alle Signale von einem einzigen anderen Gerät kommen.