На вход 1го усилителя подаете прямой сигнал датчика, на вход 2го усилителя подаете ослабленный сигнал датчика. Выходы усилителей - на вход мультиплексора. Ну, и нужно принять меры для защиты входа усилителя. Для многих ОУ, достаточно резистора, ограничивающего входной ток.