Тут из прошлого нарисовалась отдаленно похожая задачка, но с большей частотой.
15kHz от одного генератора на формирователь трехфазного сигнала и анализ фазы тока на выходах для корректировки генераторов синуса. Точность заявлена на том же уровне.
Но там уже явно не atmega будет использована.
Будем экспериментировать с вариантами решения