Il +-10% dell'Atmega328 vale per il riferimento interno ad 1.1V, mentre normalmente si usa la tensione di alimentazione che, in questo caso, è sempre la stessa, per cui è normale che si ottengono gli stessi valori.
Anche a me stupisce invece questa variabilità fa ESP32, ma io tendo ad usare sensori digitali proprio per evitare problemi simili.