Um das noch mal ein wenig deutlicher zu machen:

AVcc ist die Betriebsspannung für den ADC und sollte immer mit der gleichen Spannung wie auch Vcc versorgt werden. Oft macht es Sinn, AVcc über ein Ferrit oder einen Tirfpass von Vcc zu entkoppeln, um den ADC "ruhiger" zu bekommen.

ARef hingegen ist die Referenzspannung des ADCs. Damit legst Du praktisch die Obergrenze für den ADC fest. Wenn Du z.B. 1,5V an ARef anlegst und an einem der ADC-Pins liegen 0,75V an, liefert der ADC 0x1FF - also seinen Mittelwert. Für einfache Anwendungen wird meist die obige Schaltung genommen. So nimmt der ADC seine eigene Versorgungsspannung als Referenz, dazu braucht's den Kondensator an ARef und Du musst in der Firmware das ADMUX-Register entsprechend einstellen.

Gruß,
askazo