Es gibt AVRs mit einstellbarer Hysterese für den Komparator - ob das für dich reicht, keine Ahnung.
Edit: Der ATTiny?61 hat eine zuschaltbare Hystereseschwelle von 20mV oder 50mV.
Du kannst ja evtl. via Software die Daten filtern, dazu müsstest du halt mit einer höheren Frequenz abtasten, ändert sich das Signal innerhalb von x Abtastungen mehrfach, ignorierst du die Daten und gehst von Rauschen aus ...

mfG
Markus