Doch an den L298 sollten noch welche hin für die Motorenspannung. Die Kondensatoren sind ja dafür da die Spannung konstant zu halten auch bei kurzen Impulsbelastungen. Dafür sollten aber die Leiterbahnen zwischen IC und Kondensator so kurz wie möglich ausfallen. Prinzipiell einer pro IC.

Ber der PWM Ansteuerung bin ich mir nicht ganz sicher. Geht das ohne Tiefpass? Der Komparator im L297 "fragt" ja die Referenzspannung mit Oszillatorfrequenz (ca. 19kH) ab um den Strom zu regeln.
Hast Du das mit dem Poti direkt an Vref betrieben oder über den Atmel und PWM?