¿Cómo puedo hacer un atenuador simple controlado por voltaje?

Habiendo descubierto cuán horrible es la ondulación de CA en algunos de mis adaptadores de pared de 5 V CC, decidí hacer un programa Arduino para calcular el componente de CA RMS y el componente de CC de un adaptador bajo cargas de corriente variables.

Mi problema actual es que el Arduino (y sus ADC y DAC) funcionan con 5V, por lo que 0-5V es su rango de entrada y salida analógica. Muchos adaptadores de "5V" emiten un poco más que eso (y también quiero poder probar adaptadores de 9V y 12V). Entonces, quiero una manera para que Arduino atenúe la entrada a algo dentro del rango de 0-5V, y la única forma en que puedo pensar en hacer esto es usar la salida de voltaje analógico de Arduino (que, me doy cuenta, es solo PWM digitales). Por lo tanto, necesito un atenuador controlado por voltaje.

Los requisitos de aplicación son:

1. Debe ser capaz de atenuar la entrada desde una ganancia de 1 hasta una ganancia de alrededor de 0,25 (para obtener, por ejemplo, una entrada de 15 V dentro del rango de ADC de 0-5 V)
2. El rango de voltajes de control también debe estar dentro de 0-5V. Además, el rango no puede ser demasiado pequeño, ya que el Arduino solo puede seleccionar 256 valores entre 0-5V. En otras palabras, no puedo tener un voltaje de control de 2000 V que me dé una ganancia de 1 y un voltaje de control de 2001 V me dé una ganancia de 0,25, ya que el Arduino no tiene ese tipo de control sobre su salida analógica. .
3. Cualquier atenuación debe afectar las porciones de CA y CC por igual, o de lo contrario mis proporciones ac_component/dc_component serán erróneas.
4. Me gustaría mucho no tener que suministrar rieles de voltaje adicionales. Por ejemplo, no quiero tener que suministrar +12V y -12V para un determinado amplificador operacional. Si todo se puede hacer con un riel de 5V, eso es óptimo. O, +12V probablemente también estará bien.
5. La atenuación no necesita ser lineal con el voltaje. Todo lo que busco es poder calcular (RMS ac_component / dc_component), y esas proporciones permanecerán igual sin que yo sepa la atenuación exacta.
6. Entiendo que los JFET (consulte los esquemas a continuación) no son tan adecuados para la operación de CC por problemas térmicos o algo así. La deriva gradual en la atenuación está bien. Mi programa Arduino solo muestra los voltajes del adaptador de pared durante aproximadamente 1/10 de segundo. Siempre que la ganancia no cambie apreciablemente durante ese lapso de tiempo, todo está bien.

Lo primero que probé fue esta muestra que encontré. Más o menos hizo lo que quería, pero está invirtiendo, por lo que la salida termina siendo negativa (y fuera del rango de 0-5V del Arduino).

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Luego, me di cuenta de que el amplificador operacional probablemente solo estaba reduciendo la impedancia de salida de lo que en realidad es solo un divisor de voltaje con un JFET en lugar de una de las resistencias, y no lo necesitaba porque el Arduino tiene un mucho más alto impedancia de entrada que las fuentes de alimentación que probaré, así que probé esto...

^{simular este circuito}

pero me sale algo raro. Parece que el componente de CA se ve afectado por el voltaje de entrada del control de ganancia, pero no el componente de CC (consulte el requisito 3). Claramente no entiendo los FET como debería. ¿Alguien puede sugerir algunas soluciones a este enfoque o sugerir una alternativa?