Použij spíš analogovou referenci, třeba TL431, kterou můžeš přímo živit přes odpor z napájení procesoru (nedávej k ní ale kondik, myslím, že by pak byla nestabilní). Kdyby sis chtěl přečíst něco o referencích, na HW serveru o tom měli seriál.
Tou pwm bys to Vref mohl generovat taky, ale nebylo by to tak přesný, protože je to odvozený od napájení, který může bejt klině o nějakou desetinu vedle. Jen by nebyl vhodný CTC, ale spíš FastPWM. A hlavně nějaký ten filtr je nezbytný aby z obdélníku udělal střední hodnotu.
Tvoje procesory bez diody u relé fungují, protože mají v sobě vlastní ochranné diody, ale je lepší si je nechávat “v záloze” 
.