Grundsätzlich sollte man die zu messende Spannung über an einen Widerstand an einen Einangs-Port führen.
An diesen Eingangs-Port ist über einen Widerstand gleicher Größe auch ein Ausgangs-Port angeschlossen der ein PWM Signal ausgibt.
Damit liegt am Eingang (mit Kondensator) der Mittelwert der beiden Signale an.
Durch Verändern des PWM Wertes kann man dann einen reproduzierbaren Wert (z.B. Übergang low/high) am Eingang feststellen. Etwas temperaturabhängig ist die Messung allerdings.

Für eine kontinuierliche Messung gibt man den gemessenen digitalen Wert des Eingangs invertiert am Kompensationsausgang aus.
"Spannungen und Frequenzen einfach gemessen ELEKTRONIK 19/1980 S. 98-100"

(da war ich wohl etwas spät)