Si las puedes unir, pero ten en cuenta las restricciones de 5 v del arduino, otras cosa que pueded hacer es medir el V+ con una entrada y el V- con la otra y haces la resta internamente así hayas la difierebcia de potencial en dos puntos del circuito, por último el microcontrolador creo que ya tiene la forma de hacer la medida en modo diferencial pero te tocaría programar los registros internos del micro cosa que no creo quieras hacer, para que tengas en cuenta la impedancia de entrada de los pines análogos de arduino creo podrían afectar más tu medida que un multimetro