@Nick85: non sono sicuro al 100% ma credo che i due integrati indicati (AD597 e AD595) siano simili ma non ricordo se le differenze dipendano dal tipo di sonda da gestire (tipo K, PT100, ecc). Vedrò di controllare i datasheets per sicurezza.
Si la tua logica non fa una piega, in realtà le due circuiterie sarebbero separate, ma almeno la massa deve essere comune, se ognuno usasse la propria massa, credo che si avrebbero delle differenze nelle letture perché tutte le letture dei canali ADC di un MCU sono riferite al GND e al suo Vref interno, avere masse separete potrebbe portare a inesattezze ed eventuali ritorni di massa nel segnale (ma su questo passo la parola agli esperti di elettronica, di questo io non ne sono certo al 100%.
come programma per disegnare anch'io ti consiglio EAGLE CAD, è abbastanza facile da usare e anche considerando le sue limitazioni nella versione free, consente di realizzare progetti abbastanza professionali. Come ultimo arrivato vi è anche DesignSpark è scaricabile dal sito della RS Components, anch'esso gratis (ma non l'ho ancora installato), da quello che si dice in giro è una valida alternativa ad EAGLE.
Come simulatore, ti posso consigliare Circmaker è semplice e viene corredato da svariati exempi. Ha anche una funzione oscilloscopio, ma onestamente non ho provato a simulare le flyback currents ma tante altre cose si, quasi sempre con risultati vicini alla realtà, altre non propio o per niente simili, ma come strumento extra, credo sia valido.
Ricordo qualche atro, LTspice se non ricordo male, ma l'ho usato 1-2 volte, mi trovo meglio con Circmaker. Proteus è un'altro ma questo non è gratis, mai usato però (salvo aver visto qualche video tutorial su Youtube).
il fotoaccoppiatore dovrebbe isolare bene tali spikes di tensione, quindi credo che andrà tutto bene!