Qualquer trilho de tensão que você aplique diretamente ao caminho do sinal analógico através de resistências como o seu R6 terá que ficar quieto para evitar problemas de ruído. Também é óbvio que o uso da fonte de 5V para desviar o caminho do sinal da maneira que você está resultará na entrada de sinal para o A / D, dependendo do valor absoluto dessa tensão de alimentação.
Eu acho que você vai querer repensar seu projeto, de modo que a única coisa que influencia diretamente o caminho do sinal seja a tensão de entrada e as saídas do op-amp. Dessa forma, você remove o efeito de variações da tensão de alimentação por um fator do PSSR (taxa de rejeição da fonte de alimentação) dos amplificadores operacionais utilizados.
Finalmente, acho que, para melhor suporte à largura de banda, ao refinar sua técnica, você desejará direcionar sua entrada A / D da menor fonte de impedância possível. A impedância da fonte atual é de aproximadamente 33K || 82K. Isso parece bastante alto e pode precisar ser significativamente menor se você planeja tentar multiplexar vários canais em sequência.
O último comentário que farei é que você deve tentar alavancar os pinos AVCC e AGND separados no MCU, de modo a usar 5V e GND filtrados separados para o circuito analógico e conectá-los ao GND do MCU no MCU.