Pablo:
No aclaras con que mides el valor de salida del termometro, que serian 10 mV/grado centigrado, no es asi?
Puedes tener dos problemas...
Uno.- Si utilizas el conversor interno tal vez no le das el tiempo necesario para el convertidor A/D. Por otro lado hay que ver como acondicionas la señal. Yo opte por medir directamente con un conversor serial de 12 bits y tengo buena resolucion, mayor que la determinacion esperada.
Dos.- Si utilizas un conversor externo, asegurate que si amplificas la señal, no te provoque variaciones de la lectura. Esto lo solucione con buena resolucion y filtrando (haciendo varios promedios en la lectura antes de mostrar), analogicamente y digitalmente.
Ahora esta OK, pero costo trabajo.
Te pediria que especifiques como lo tienes montado para poder ayudarte mejor.