将热电偶产生的电压变换成精确的温度读数并不是件轻松的事情，原因很多：电压信号太弱，温度电压关系呈非线性，需要参考接合点补偿，且热电偶可能引起接地问题
电压信号太弱：常见的热电偶类型有 J、K 和 T 型。在室温下，其电压变化幅度分别为 52 μV/°C、41 μV/°C 和 41 μV/°C。其它较少见的类型温度电压变化幅度甚至更小。这种微弱的信号在模数转换前需要较高的增益级。
因为电压信号微弱，信号调理电路一般需要约 100 左右的增益，这是相当简单的信号调理。更棘手的事情是如何识别实际信号和热电偶引线上的拾取噪声。热电偶引线较长，经常穿过电气噪声密集环境。引线上的噪声可轻松淹没微小的热电偶信号。
一般结合两种方案来从噪声中提取信号。方案使用差分输入放大器（如仪表放大器）来放大信号。因为大多数噪声同时出现在两根线上（共模），差分测量可将其消除。方案是低通滤波，消除带外噪声。低通滤波器应同时消除可能引起放大器整流的射频干扰（1 MHz 以上）和 50 Hz/60 Hz（电源）的工频干扰。在放大器前面放置一个射频干扰滤波器（或使用带滤波输入的放大器）十分重要。50Hz/60Hz 滤波器的位置无关紧要—它可以与 RFI 滤波器组合放在放大器和 ADC 之间，作为∑-Δ ADC滤波器的一部分，或可作为均值滤波器在软件内编程。