El parámetro más básico de un ADC es su resolución y velocidad de muestreo.
La velocidad de muestreo es bastante obvia: le indica con qué frecuencia se produce una muestra (valor digital). Se expresa en Hz. Esto determina si puede detectar cambios rápidos en la señal.
La otra cosa es la resolución. Se expresa en bits. Si tiene un convertidor de 8 bits, significa que produce valores digitales entre 0-255 (o 2 ^ 8 = 256 valores). Si su ADC tiene un voltaje de referencia de 5V (o para simplificar en el caso de un Arduino, una fuente de alimentación de 5V), eso significa que todo el rango se divide en 256 partes iguales. Entonces 5V / (2 ^ 8) = 0.02V es el valor más pequeño que puede detectar su ADC (es decir, 0x00 = > 0V, 0x01 = > 0.02V, 0x02 = > 0.04V y así sucesivamente).
El arduino tiene un ADC de 10 bits por lo que da 5V / (2 ^ 10) = 0.00488V. Si desea más resolución, puede buscar la cantidad de bits que necesita. En su caso: 5 / (2 ^ 14) = 0.000305V sería suficiente. Sin embargo, creo que podría ser más fácil encontrar un chip de ADC de rango de audio con una salida de bus SPI para comunicarse con el arduino (normalmente los ADC de audio usan el bus I2S para la salida). Esos irían a 16 bits, por lo que estará bien cubierto.
Alternativamente, si su señal es lenta y no necesita velocidades de muestreo rápidas, puede optar por chips de adquisición de datos como ADS1100 de ADS1113. La frecuencia de muestreo es del orden de unos pocos cientos de Hz.