Ich sagte: "...Dioden gegen VCC bzw GND". Aber egal. Wenn du an deinen Meßeingang 2 Si-dioden antiparallel gegen Gnd schaltest und die Spannung über einen Widerstand an den Meßeingang gibst, dann wird die Spannung direkt am Meßeingang nie mehr als +- 0,6 V betragen, weil ab dieser Spannung die Dioden anfangen zu leiten. Für einen AVR würde ich einen Messbereich von 2,56 V nehmen und eine diode durch 4,x V Zener ersetzen. (Keine negativ Spg. zulässig). Es macht dann ja nichts, wenn der Messeingang bis auf diese Spg. steigt, weil der AVR ja 5 V vertragen kann.
Wie groß der Widerstand vor dem Messeingang sein muß, das ist die Kunst und hängt vom Eingangswiderstand ab.