Объясните, зачем Вам создавать трудности и потом их героически преодолевать ? Сигнал в диапазоне 0...5 ? Выбросов нет ? Зачем отдельный АЦП, мультиплексер, делители ? Один микроконтроллер с встроенным АЦП и мультиплексером, с опорным (оно же питающее) напряжением не менее входных 5 (например, 5.2V) решает все проблемы (правда, точностью и стабильностью опорника придется таки озаботиться). Чтобы исключить влияние коммутационных помех мультиплексера - отвязать от измеряемых сигналов RC-фильтрами (например, 100К и 10n), заодно резистор фильтра выполнит роль токоограничительного. если все ж на входе напряжение вылезет за допустимое. Цена вопроса - $1..2, и решение уместится в половину кубического сантиметра...

Разрабатывать измерительную аппартуру не приходилось, так что сильно не пинайте.

которые выполняет устройство, намного шире. В начале темы я описал лишь одну из задач, решаемых устройством. МК у меня питается от 3.3В, АЦП будет внешний (хотя еще подумаю), количество аналоговых каналов для измерения - 4 - это минимум (надо предусмотреть возможность до 32). Отсюда и наличие мультиплексора и всего прочего. Кстати насчет идеи запитать всю аналоговую часть от 5В (включая АЦП) - я подумаю, тогда действительно все немного упрощается.

Предлагалось использовать _отдельный_ 5-вольтовый микроконтроллер с ADC _исключительно_ для мониторинга аналоговых сигналов в устройстве. 4..8 каналов - легко, 32 - это да, уже внешние мультиплексеры. Но использование ADC с опорой 5V избавляет от кучи проблем, иначе нужны прецизионные делители и вероятно с индивидуальной калибровкой. Ну, а если микроконтроллер на борту уже есть - то внешний ADC с пятивольтовым питанием и согласованием с трехвольтовым MCU тоже вариант, да.