А чем Ардуинка не "отдельный МК, удовлетворяющий потребностям"?
Никакое это не нагромождение, всё тут нормально.
Если так рассуждать, то можно сразу PC+OScada юзать
На сколько я понял, задача следующая: Считать напряжение с устройства (работа АЦП) -> Преобразовать -> Передать изменённое напряжение другому устройству(работа ШИМ) .
Если так, то задача тривиальная, с ней любой 8ми битный камень справится. Если разговаривать относительно продукции AVR то можно какую нибудь тиньку посмотреть.
А теперь подсчитаем:
1) Стоимость. Ардуино ~1100р - стоимость отдельно взятого МК ~100-200р.
2) Потребление и источник питания:
ардуино:
Input Voltage (recommended) 7-12V
Input Voltage (limits) 6-20V
DC Current per I/O Pin 40 mA
DC Current for 3.3V Pin 50 mA
Потребление даже не самых экономных МК это примерно 5-2mA при напряжении 5v
3) Размеры конструкции. Не в пользу ардуино.
Уже из этого минимума видно, что использование ардуино для такой задачи избыточно.