Nimm einen Nichtinvertierenden Verstärker und beschalte ihn so:
http://www.elektronik-kompendium.de/...lt/0210151.htm

Ich würde den verstärker mit mehr als 5V versorgen, da die maximale AUsgangsspannung selten an die Versorgungsspannung kommt, oder einfach AREF 2,5 V nehmen und nicht so stark verstärken.