Auch wenn die Werte genau dazwischen liegen kommt es vor dass die Ausgänge mal aus- und mal eingeschaltet werden. Kann es sein das irgenwelche anderen Eingänge stören?
Sind alle benötigten Kondensatoren an deinem Spannungsregler vorhanden ?
Hast Du den VCC Pin mit einem Kondensator entkoppelt ?
Hast Du die AVCC mit Drossel und Kondensator entkoppelt ?
Benutzt Du die interne 2,56V Referenz - hast Du den AREF Pin mit 100nF entkoppelt ?
Hast Du AGND und GND (DGND) auf der Platine eigens geroutet und die beiden Signale nur an einem Punkt (z.B. beim Spannungsregler) miteinander verbunden ?
Hast Du eine sternförmige Masseverbindung bei deinem Layout ?
Hast Du für deine Verbraucher die etwas mehr Strom ziehen eigene Leiterbahnen zum gemeinsamen Massepunkt vorgesehen ?
Hast Du andere Taktquellen NE555 oder MAX232 mit Drosseln entkoppelt ?

Das alles könnten Gründe für dein Problem sein.