Como posso aumentar a resolução ADC do meu processador?

Eu tenho um Atmel SAM4S MCU com um ADC interno de 12 bits. Gostaria de obter uma resolução de 16 bits a uma taxa de amostragem de 500 Hz. A entrada para o ADC é de frequência bastante baixa (conteúdo de frequência máxima de aproximadamente 20 Hz) e baixo ruído (menos de um RMS lsb de 12...