O que está a falhar na precisão?
Já fizeste as contas à precisão do AD? Ou seja, quando vale em temperatura, cada bit?
Um circuito amplificador poderia resolver o problema alterando a escala. Ou seja, em vez de medires a escala toda da PT100, medias apenas dentro da escala que te interessa, diminuindo assim a "temperatura/bit" e aumentando a precisão.
Se o problema é em repetibilidade e estabilidade do sinal. São problemas diferentes.
Para melhorar a estabilidade do sinal, uma média como o Hugo falou é uma solução simples e barata.
Quanto à repetibilidade... em temperatura é sempre complicado porque precisas de manter as temperaturas de controlo estáveis e ter dois sensores para comparar.
Qual é mesmo o problema que estás a ter?