P1 - La discusión que estableció la necesidad de R3 fue incorrecta. Como se ha mencionado, a muchos amplificadores operacionales no les gusta conducir grandes capacitancias a tierra, y los sensores de pH a menudo tienen grandes capacitancias de cable. Sin embargo, en este circuito, ningún lado del sensor está conectado a tierra, por lo que, estrictamente hablando, R3 no es necesario.
Hay una excepción a esto. Si utiliza un par de cables o un cable normal para conectar el sensor, es probable que detecte ruido, especialmente la frecuencia de la red. En este caso, tendría sentido utilizar un cable blindado, con el blindaje conectado a tierra. Si esto es cierto, R3 sería una buena idea. Esto significaría que el sensor se mostraría con 3 conexiones (SIG, GND y SHLD), no 2, por lo que obviamente no se aplica a su circuito. Si lo construyes, y parece que está bien sentado en el banco, pero se vuelve loco cuando levantas el sensor, debes pensarlo.
Q2: el sensor necesita una forma de distinguir entre los dos cables. Si conecta la línea GND a tierra, la línea SIG tendrá una salida positiva. Si estuviera utilizando amplificadores operacionales con suministros divididos (tanto + como -), podría conectar GND a tierra y no necesitaría el LM4140 o el U1 en absoluto. Por lo tanto, la línea GND no se utiliza NECESARIAMENTE como una conexión a tierra. Pero, como digo, no necesita R3 en el circuito como se muestra.
P3 - Si R3 no es necesario, pero lo proporciona de todos modos, causará una reducción muy, muy pequeña de la sensibilidad de su circuito, pero esto no es algo de lo que deba preocuparse.