Es gibt 2 Sorten von PWM: Fast und PhaseCorrect. Die unterscheiden sich im wesenlichen durch die höhere Frequenz beim fast-PWM. Die Details stehen in den Datenblättern.
Bei einem 16 MHz Quarz merkt man eine falsche Frequenz eigentlich recht schnell, denn da kommen im wesentlichen 1 MHz vom internen RC in Frage oder ggf. der Takt Teiler bei einigen neueren MEGA.... Sonst ist das PWM Signal eine gute Wahl um die Frequenz nachzumessen, aber darum geht es ja gerade.

Welche Frequenzen werden denn erwartet und gemessen ? ggf. auch mal den Code posten, dann wird es einfache den Fehler zu finden.