[ИГВИН]

Андрей, как ни крути, нужно будет использовать микросхему АЦП.
Для начала изучите их рынок, что предлагается, какая нужна обвязка.
Далее, перед АЦП должен стоять анти-алиазинговый фильтр. По моему, Анатолий Маркович его обошел. Если входной сигнал узкополосный (не выше 10 кГц), такое возможно. Для вас это решение неподходящее, имхо.
Качество деталей этого фильтра критично.
ОУ, работающий с АЦП - важный вопрос. Должен быть относительно скоростной ОУ, с хорошей нагрузочной способностью по выходу, малочувствительный к ВЧ-помехам.
Желательно не рейл-ту-рейл, и не обязательно с высоким собственным усилением. И на его шум можно тоже не заморачиваться.
Входные токи тоже не обязательно сверхмалые. Вход может быть как полевым, так и биполярным. Если биполярный ДК, то с резисторами в эмиттерах.
Критично качество всех питаний, все "быстрые" потребители должны быть шунтированы "на ногах".
Критично качество разводки земель.
Критично качество тактирования. И питание ТГ.
И так далее...