Наконец, до меня дошло, причём здесь ADC - он Вам нужен для того самого потенциометра. Так?
Тогда это делается по-другому. Смотрите.
- отдельно настраиваете ADC в режим free running, чтобы он самостоятельно постоянно измерял;
- также при помощи бита ADLAR делаете, чтобы можно было читать только один байт результата (при таком делителе второй Вам всё равно не нужен);
- в прерывании ADC тупо копируете этот байт (результат) измерения в волатильную переменную. Таким образом в этой переменной у Вас всегда будет свежее, самое последнее измерение;
- всё, про ADC забудьте, больше с ним ничего не делаем.
Далее,
- настраиваете PWM как показали коллеги выше;
- устанавливаете таймера прерывание по переполнению и в каждом прерывании перенастраиваете PWM (как объяснял @Komandir ).
Вот Вы и получили то, что хотели, причём, заодно, перенастройка у Вас происходит в самом начале периода, т.е. Вы ею не сбиваете текущий период и не ломаете сигнал.
Если аккуратно всё сделать, то будет работать, никуда не денется.
P.S. И, да, кстати, можете оставить в покое делитель. Пуская себе 104 мкс измеряет, он при этом никак не будет мешать таймеру и вообще никому.