So schnell wie nötig und so langsam wie möglich. Nehmen wir mal die schnelle PWM, guck selbst nach, ob der mega128 die kann, da hast Du eine maximale PWM-Frequenz von f(sys)/256 bei 8 bit PWM. Nehmen wir mal 16MHz an, kommen wir also auf eine PWM-Frequenz von 62,5kHz. Der Tiefpass sollte auf keinen Fall höher als 6,25kHz liegen, eher weniger. Wenn Du jetzt sagst, Du brauchst innerhalb von 10ms stabile Spannung, dann setzt Du RC so an, dass 5RC=10ms sind. Also zB. 1u und 1k8, dann ist Deine Spannung nach 9ms praktisch stabil und Du hast eine Grenzfrequenz von 88Hz, das ist so weit von der PWM-Frequenz weg, dass keine Anteile derselben mehr im Analogwert rumschwirren sollten.
Da Deine Anwendung nicht bekannt ist, kann man leider nichts Näheres sagen. Um eine LED zu dimmen braucht man sich sicher nicht so den Kopf zu machen, für andere Zwecke sicher weitaus eher.

Was die integrierten Widerstände angeht: die Präzision ist mies, IIRC bis zu 30% Abweichung bei integrierten Arbeitswiderständen, bei Analogschaltungen kann es auch weniger sein. Um <1% zu kommen, muss idR lasergetrimmt werden, das macht's teuer, weil jeder Chip dann ein Unikat ist. Nur Temperaturdrift ist günstiger als bei diskreten Rs.